高一物理向心力典型例题(含答案)

1、向心力的典型例子(详细解释答案)首先，选择题共有12个小问题1.如图所示，半径为r的圆柱体绕垂直中心轴线oo旋转，小块a靠在圆柱体的内壁上。它与气缸之间的动摩擦系数为。如果a不向下滑动，气缸旋转的角速度至少为()a.b.c.d .分析：为防止a下滑，a受气缸最大静摩擦力的影响，与重力平衡，气缸壁为a的支撑力提供向心力，然后n=m2，fm=mg=n，所以mg=m2，所以a、b、c都错了，d是正确的。2.在下面关于向心力的叙述中，正确的一个是()a.向心力总是沿着半径指向圆心，所以它是一个可变的力b.以匀速圆周运动的物体除了受到其他物体的作用外，还必须受到向心力的作用。c.向心力可以是重力、弹性和

2、摩擦力中的一种，或者是这些力的合力，或者是某个力的分量向心力只改变物体速度的方向，但不改变物体速度的大小分析：向心力是以力的作用命名的。它可以是物体的合力或某个力的分力。因此，向心力在分析力时不再能被分析。向心力总是指向圆心，并垂直于速度方向，所以向心力只改变速度方向，而不是速度。答：自动呼叫分配器不工作。3.关于向心力的正确说法是()a.物体由于其圆周运动而产生向心力b.向心力不会改变圆形运动物体的速度c.匀速圆周运动的物体的向心力是它所受到的合力d.匀速圆周运动的物体的向心力是恒定的分析：向心力不是作用在物体上的特殊力，它是由其他力沿半径方向的合力或某一力沿半径方向的分力提供的。因为向心力

3、总是垂直于速度方向，向心力不会改变速度，而只会改变速度方向。当粒子匀速圆周运动时，向心力的大小保持不变。答：bcd4.将甲和乙钉在光滑水平面上相距20厘米的两点上。一根1米长的绳子的一端系着一个小球，另一端系在钉子a上，如图所示。众所周知，小球的质量为0.4千克，小球开始以2米/秒的恒定速度水平循环运动。如果绳索能承受的最大拉力为4牛顿，从运动开始到绳索断裂的时间为()a.2.4 s b.1.4 s c.1.2 s d.0.9 s分析：当绳索张力为4 n时，r=0.4 m可由f=获得。球的半径每半个周期减少0.2米。从分析可知，球在半径分别为1米、0.8米和0.6米的地方转了半圈，绳子就断了，

4、所以时间t=1.2 秒5.如图所示，质量为m的木块在半径为r的垂直圆形轨道上从a点到b点滑动。由于摩擦力，木块的速度保持不变。在这个过程中，a.木块的加速度为零。木块的合力为零c.木块上的合力是恒定的，方向总是指向圆心d.木块上的组合外力的大小和方向不变分析：木块做匀速圆周运动，因此木块上的合力提供向心力。回答：c本文主要研究知识点：匀速圆周运动、变速圆周运动、离心现象及其应用6.两个速滑运动员，甲和乙，甲=80公斤，乙=40公斤，面对面拉着弹簧秤做一个环滑表演。如图所示，两者之间的距离为0.9 m，弹簧秤的数量为9.2 n。以下判断是正确的()a.两个人的线速度相同，约为40米/秒。两个人的

5、角速度相同，约为6弧度/秒c.两个人的运动半径是一样的，是0.45米d.两个人的运动半径不同，甲为0.3米，乙为0.6米分析：甲、乙双方围绕同一中心做圆周运动7.如图所示，气缸内壁上有一个物体以恒定速度旋转，该物体随气缸一起旋转而不滑动。如果圆柱体和物体以较大的角速度匀速旋转，下面的说法是正确的()a.物体的弹性增加，摩擦力也增加。物体的弹性增加，但摩擦力减少c.物体的弹力减小，摩擦力减小。物体的弹力增加，摩擦力保持不变分析：重力g和摩擦力f是一对垂直方向的平衡力，弹性fn作用于向心方向。根据向心公式，我们可以知道fn=m2r，当增加时，fn增加，所以选择d .8.用绳子系住一个球，在水平面上

6、做匀速圆周运动。以下陈述是正确的()a.当转速不变时，绳索短而易断。当角速度不变时，绳索短而易断c.当线速度不变时，绳索长度容易断裂分析：根据公式a=2r=，当角速度(转速)不变时，绳长容易断裂，所以a和b是错误的；当周期不变时，绳长容易断裂，所以d是正确的；因此，当线速度不变时，绳子又短又容易断，c是错误的。9.如图所示，当质量为m的木块从半径为r的半球形碗口滑下到碗的最低点时，如果木块的速度由于摩擦作用而保持不变，a.因为速度是恒定的，所以块的加速度为零。滑块下滑过程中的摩擦力是恒定的b.木块在下落过程中的合力越来越大d、滑块下滑过程中的加速度是恒定的，并且方向总是指向球的中心分析：木块做

7、匀速圆周运动，合力不变，方向总是指向圆心，所以选项a和b不正确。在木块滑动过程中，球对碗壁的压力不同，摩擦力也不同。c错了。答：d10.如图所示，质量为m和m的两个球被穿在以角速度旋转的光滑细杆上，两个球由细导线连接。如果m m，则()a.当两个球离轴的距离相等时，两个球不会相对于杆移动b.当两个球离轴的距离之比等于质量之比时，两个球不会相对于杆移动c.如果当转速为时，两个球不相对于杆移动，那么当转速为2时，两个球不移动如果两个球相对于杆滑动，它们必须在同一个方向，并且不会相对于彼此滑动分析：根据牛顿第三定律，m和m之间的力是相等的，即，fm=fm，fm=m2rm，fm=m2rm，所以如果m和

8、m不动，rm: rm=m: m，那么a和b是错的，c是对的(不动的条件与无关)。如果向相反的方向滑动，就不能提供向心力，d是正确的11、一个物体以4m/s的线速度做匀速圆周运动，旋转周期为2s，物体在运动过程中的任何时刻，速度变化率的大小为()a.2m/s2 b.4m/s2 c.0 d.4 m/s2=2/t=2/2= v=*r，因此r=4/ a=v2/r=16/(4/)=412、在水平道路上安全转弯时，向心力是()a.重力和支撑力的合力汽车与路面之间的静摩擦力第二，非选择问题共有3个小问题1.如图所示，在半径为r的半球形碗中，存在具有一定质量的物体a，a与碗壁之间的动摩擦系数为。当碗围绕垂直轴

9、oo以恒定速度旋转时，物体a可以紧贴碗嘴并以恒定速度与碗一起旋转，而没有相对滑动，从而找到碗旋转的角速度。分析：物体a与碗一起旋转，没有相对滑动，物体匀速圆周运动的角速度等于碗的角速度。物体a匀速圆周运动所需的向心力指向球o的中心，所以向心力不在此列分析：跑道对汽车的摩擦力提供了向心力，1/10毫克=mv2/r，所以为了防止汽车冲出圆形跑道，最大速度为v=。答：最大速度不能超过3.一个质量m=2 kg的小球从一个高度h=3.5 m的光滑斜坡上滑下，斜坡底部连接一个半径r=1 m的光滑圆环(如图所示)。当球滑到环的顶部时，环上的压力为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

10、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _分析：(1)如果球滑动到圆环顶点的速度是v1，那么mgh的： fn=mg2r 1/2mv 12 fn mg=mv12/r=40n当球刚通过最高点时的速度为v2，则mg=mv22/r并且mgh=mg2r 1/2 mv22/r具有h=2.5r答案：40n；2.5r匀速圆周运动典型问题分析匀速圆周运动是学习中的一个难题，也是高考中的一个热点。同时，很容易与大量的知识相结合，形成一个能力很强的话题。例如，除了力学之外，电学中“磁场中的粒子运动”所涉及的许多问题仍然

11、需要匀速圆周运动的知识。对匀速圆周运动的研究可以集中在从两个方面把握其特点：一是匀速圆周运动的运动规律，二是匀速圆周运动的动力学规律。现在，讨论每个部分涉及的一些典型问题。(a)运动学特征和应用匀速圆周运动的加速度和线速度是恒定的，但方向总是变化的，所以匀速圆周运动是一种典型的变加速度曲线运动。为了描述其运动的特殊性，引入了周期(t)、频率(f)和角速度()等物理量，其中涉及到许多物理量和公式。因此，熟练理解和掌握这些概念和公式，并灵活运用是我们研究的重点。1.基本概念和公式的理解和应用例1关于匀速圆周运动，下列陈述是正确的()a.恒定线速度恒定角速度零加速度恒定周期分析：匀速圆周运动的角速度

12、和周期是恒定的；线速度是恒定的，但方向一直在变化，所以匀速圆周运动的线速度是可变的，加速度也不为零。答案是b和d例2圆环上有两个点a和b围绕垂直轴匀速旋转。如图1所示，通过a和b的半径与垂直轴的夹角分别为30和60，则a和b的线速度之比为；向心加速度之比。分析：a点和b点的圆周运动半径分别为它们的角速度是一样的，所以线速度的比率加速度比2.传送带传输问题例3如图2所示，两个轮子a和b由皮带驱动，a和b分别是两个轮子边缘上的点，c和a在a轮上。众所周知，皮带在行驶过程中不会打滑。请：(1)；(2)；(3 ).分析：a和c在同一个滑轮上，它们的角速度相等，也就是说，因为皮带不打滑，a和b的线速度相

13、等，也就是说。(1)根据知识(2)根据知识(3)根据知识备注：同轴旋转物体上各点的角速度相同，且防滑带传动两轮边缘各点的线速度相等，因此两个相距较远的质点的运动特性通过“角速度”或“线速度”联系在一起。(2)动态特性和应用当一个物体做匀速圆周运动时，合力提供圆周运动的向心力还有方向总是指向圆心1.基本概念和法律的应用例4如图3所示，质量相等的球a和b分别固定在光棒的中点和端点。当杆在平滑的水平面上以恒定的速度绕o点旋转时，获得杆oa和ab对球a的拉力比。分析：隔离球a和球b进行应力分析，如图3所示。因为a和b的角速度是相同的，让我们假设选择了公式，并且指向圆心的方向是正方向，那么对于一个球：乙

14、球：(1)两种类型的同时解决方案备注：向心力是指物体在匀速直线运动时的合力例5如图4所示，内壁光滑的圆锥形圆柱体的轴线垂直于水平面，圆锥形圆柱体是固定的，两个质量相同的小球a和b紧贴内壁，在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，因此下面的说法是正确的()a.球a的线速度必须大于球b的线速度b.球a的角速度必须小于球b的角速度c.球a的运动周期必须小于球b的运动周期d.球甲对气缸壁的压力必须大于球乙的压力分析：根据球a和球b的受力分析，两个球的向心力来自重力mg和支撑力的合力，其合成如图4所示，所以两个球的向心力当比较线速度时，分析表明r大，v一定大，a是正确的。当比较角速度时，分析表明r大，必须小

15、，而b是正确的。当比较周期时，分析表明r大，t一定大，而c的答案是不正确的。球a和球b的支撑力等于球d的支撑力，答案是不正确的。点评：“向心力总是指向圆心”能帮助我们合理地处理物体的力；根据问题讨论的需要，解决问题时应合理选择向心力公式。2.轨迹圆(中心和半径)的确定例6两个溜冰者，a和b，面对面地拉动弹簧秤，做匀速圆周运动的溜冰表演。如图5所示，两者之间的距离为0.9m，弹簧秤的数量为9.2n。以下判断是正确的()a.两个人的线速度相同，约为40米/秒。两个人的角速度相同，约为6弧度/秒c.两人的运动半径相同，为0.45米d.两个人的运动半径不同，甲为0.3米，乙为0.6米分析：甲乙双方圆周

16、运动的角速度相同，向心力是弹簧的弹力，可以解决。正因为如此，r不同，v也不同。所以答案是d。点评：有些匀速圆周运动的轨迹圆比较“隐蔽”，一旦被误解，就会给解决问题带来麻烦。例如，本主题中两个人之间的匀速圆周运动的半径不是两个人之间的距离，示例2中的a和b之间的圆周运动的中心不是圆心o。3.联系实际问题例7司机在一条宽阔的马路上匀速行驶，突然发现前面有一堵墙。他应该刹车好还是转弯好？(假设汽车转弯时做匀速圆周运动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。)分析：假设汽车质量为m，车轮与地面之间的动摩擦系数为0，制动时的速度为0，汽车与墙壁之间的距离为0。为了方便起见，汽车将沿着墙底的垂直线行驶。如果驾驶员使用刹车并且车向前