1、第二节 向心力一、选择题(本题共7小题，每题7分，共49分)1(2020黑龙江牡丹江一中高一下学期期中)关于向心力的说法正确的是(D)A物体由于做圆周运动而产生了向心力B向心力就是物体受到的合外力C做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的D向心力不改变圆周运动物体速度的大小解析：物体做圆周运动就需要向心力，向心力是由外界提供的，不是物体本身产生的，故A错误；匀速圆周运动中合力提供向心力，变速圆周运动中合力与向心力不一定相等，故B错误；向心力始终指向圆心，方向时刻在改变，则向心力是变化的，故C错误；向心力的方向与速度方向垂直，不改变速度的大小，只改变速度的方向，故D正确。2(2020河北定州中学高一
2、下学期检测)如图所示，某物体沿光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中，物体的速率逐渐增大，则(D)A物体的合外力为零B物体的合力大小不变，方向始终指向圆心OC物体的合外力就是向心力D物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除外)解析：物体做加速曲线运动，合力不为零，A错；物体做速度大小变化的圆周运动，合力不指向圆心，合力沿半径方向的分力提供向心力，合力沿切线方向的分力使物体速度变大，即除在最低点外，物体的速度方向与合力方向间的夹角为锐角，合力方向与速度方向不垂直，B、C错，D对。3如图所示，一圆柱形容器绕其轴线匀速转动，内部有A、B两个物体，均与容器的接触面间始终保持相对静止。当转速增大后(
3、A、B与容器接触面间仍相对静止)，下列说法正确的是(D)A两物体受到的摩擦力都增大B两物体受到的摩擦力大小都不变C物体A受到的摩擦力增大，物体B受到的摩擦力大小不变D物体A到的摩擦力大小不变，物体B受到的摩擦力增大解析：容器绕其轴线转动时，两个物体随容器一起转动，以A为研究对象，在水平方向上，容器施加的弹力提供A做圆周运动的向心力；在竖直方向，重力和静摩擦力平衡，所以当转速增大后，物体A受到的摩擦力大小保持不变。以B为研究对象，水平方向的静摩擦力提供向心力，由fFnm2r得其受到的摩擦力随着转速的增大而增大，故D正确。4(2020河北省承德一中高一下学期检测)如图所示，将完全相同的两小球A、B
4、用长L0.8 m的细绳悬于v4 m/s向右匀速运动的小车顶部，两球与小车前后壁接触，由于某种原因，小车突然停止，此时两悬线的拉力之比FBFA为(g取10 m/s2)(C)A11B12C13D14解析：FBmg，FAmgm3mgFBFA13。5(多选)如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处有一钉子C，把悬线另一端质量为m的小球拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则(BC)A小球的线速度突然增大B小球的角速度突然增大C悬线上的拉力突然增大D悬线上的拉力突然减小解析：小球经过最低点前后瞬间线速度大小不变，转动的半径减小，根据vr知，角速度增大，故A错误
5、，B正确；根据a知，线速度大小不变，半径减小，向心加速度增大，根据牛顿第二定律Fmgm得，悬线的拉力增大，故C正确，D错误。6(多选)一质点沿螺旋线自外向内运动，如图所示。已知其走过的弧长s与时间t成正比。则关于该质点的运动，下列说法正确的是(BC)A质点运动的线速度越来越大B质点运动的向心力越来越大C质点运动的角速度越来越大D质点所受的合外力不变解析：质点沿螺旋线自外向内运动，说明运动轨迹半径R不断减小，根据其走过的弧长s与运动时间t成正比，由v可知，线速度大小不变，故A错误；根据F向m，可知v不变，R减小时，F向增大，故B正确；根据，可知v不变，R减小时，增大，故C正确；根据F合ma可知，
6、质点质量不变，a增大，F合增大，故D错误。7(多选)如图所示，一小球用细绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是(CD)A绳的拉力B重力和绳拉力的合力C重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力D绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力解析：小球在竖直平面内做变速圆周运动，受重力和绳的拉力作用，由于向心力是指向圆心方向的合外力，因此它可以是小球所受合力沿绳方向的分力，也可以是各力沿绳方向的分力的合力，故选C、D。二、非选择题8(11分)如图所示是一游乐转筒的模型图，它是一个半径约为3 m的直圆筒，可绕中间的轴转动，里面的乘客背靠圆筒壁站立。当转筒转速达
7、到至少每分钟30圈时，乘客脚下的踏板突然脱落，要保证乘客的安全，使人随转筒一起转动而不掉下来，则乘客与转筒之间的动摩擦因数至少多大？(g取10 m/s2，210)答案：解析：乘客随转筒旋转时受三个力作用：重力mg、筒壁对他的支持力FN和静摩擦力Ff，如图所示。要使乘客随筒壁旋转不落下来，筒壁对他的最大静摩擦力至少等于重力。乘客做圆周运动的向心力由筒壁对他的支持力FN来提供。转速n r/s0.5 r/s。转筒的角速度为2n rad/s。由牛顿第二定律可得FNmr2，FfFNmg解得。一、选择题(本题共3小题，每题7分，共21分)1(2019四川省资阳中学高一下学期期中)质量不计的轻质弹性杆P插在
8、桌面上，杆端套有一个质量为m的小球，今使小球沿水平方向做半径为R的匀速圆周运动，角速度为，如图所示，则杆的上端受到的作用力大小为(C)Am2RBCD不能确定解析：小球在重力和杆的作用力下做匀速圆周运动。这两个力的合力充当向心力必指向圆心，如图所示。用力的合成法可得杆的作用力：F，根据牛顿第三定律，小球对杆的上端的反作用力FF，C正确。2两根长度不同的细线下面分别悬挂着小球，细线上端固定在同一点，若两个小球以相同的角速度，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动，则两个小球在运动过程中的相对位置关系示意图正确的是(C)解析：对其中一个小球受力分析如图，受重力，绳子的拉力，由于小球做匀速圆周运动，故
9、合力提供向心力；将重力与拉力合成，合力指向圆心，由几何关系得，合力：Fmgtan由向心力公式得到，Fm2r设球与悬挂点间的高度差为h，由几何关系，得：rhtan由三式得，h，与绳子的长度和转动半径无关，选项C正确。3(多选)球A和球B可在光滑杆上无摩擦滑动，两球用一根细绳连接如右图所示，球A的质量是球B的两倍，当杆以角速度匀速转动时，两球刚好保持与杆无相对滑动，那么(BC)A球A受到的向心力大于球B受到的向心力B球A转动的半径是球B转动半径的一半C当A球质量增大时，球A向外运动D当增大时，球B向外运动解析：因为杆光滑，两球的相互拉力提供向心力，所以FAFB，A错误；由Fm2r，mA2mB，得r
10、B2rA，B正确；当A球质量增大时，球A向外运动，C正确；当增大时，球B不动，D错误。二、非选择题4(9分)如图所示，水平转盘上放有质量为m的物体(可视为质点)，连接物体和转轴的绳子长为r，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的倍，转盘的角速度由零逐渐增大，求：(1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度；(2)当角速度为时，绳子对物体拉力的大小。答案：(1)(2)mg解析：(1)当恰由最大静摩擦力提供向心力时，绳子拉力为零且转速达到最大，设转盘转动的角速度为0，则mgmr，得0(2)当时，0，所以绳子的拉力F和最大静摩擦力共同提供向心力，此时，Fmgm2r即Fmgmr，得Fmg5(10分)小明站在
11、水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离d后落地，如图所示。已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为3d/4，重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。求：(1)绳断时球的速度大小v1；(2)球落地时的速度大小v2；(3)绳能承受的最大拉力多大？答案：(1)v1(2)v2(3) Tmg解析：(1)设绳子断后球的飞行时间为t，根据平抛运动规律，竖直方向gt2水平方向dv1t得v1(2)v1vy由平抛运动的规律得v2(3)设绳子能够承受的最大拉力为T，这也是球受到绳的最大拉力，球做圆周运动的半径为Rd，根据圆周运动向心力公式Tmgm得Tmg
