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2021-2022学年新教材高中物理 第六章 圆周运动 2 向心力作业(含解析)新人教版必修第二册.doc

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资源描述

1、向心力一、选择题(本题共7小题,每题7分,共49分)1(2021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如图所示,一个水平大圆盘绕过圆心的

2、竖直轴匀速转动,一个小孩坐在距圆心为r处的P点不动,关于小孩的受力,以下说法正确的是(C)A小孩在P点不动,因此不受摩擦力的作用B小孩随圆盘做匀速圆周运动,其重力和支持力的合力充当向心力C小孩随圆盘做匀速圆周运动,圆盘对他的摩擦力充当向心力D若使圆盘以较小的转速转动,小孩在P点受到的摩擦力不变解析:由于小孩随圆盘做匀速圆周运动,一定需要向心力,该力一定指向圆心,而重力和支持力在竖直方向上,它们不能充当向心力,因此小孩会受到静摩擦力的作用,且充当向心力,选项A、B错误,C正确;由于小孩随圆盘转动半径不变,当圆盘角速度变小,由Fm2r可知,所需向心力变小,选项D错误。3向心力演示器如图所示。将皮带

3、挂在半径相等的一组塔轮上,两个质量相等的小球A、B与各自转轴的距离分别为2R和R,则小球A、B做匀速圆周运动的(A)A角速度相等B线速度大小相等C向心力大小相等D向心加速度大小相等解析:由于皮带挂在半径相等的一组塔轮上,因此两个小球旋转的角速度相等,A正确;根据vr可知A的线速度是B的2倍,B错误;根据Fm2r可知A的向心力是B的2倍,C错误;根据a2r可知A的向心加速度是B的2倍,D错误。4(2021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

4、比FBFA为(g取10 m/s2)(C)A11B12C13D14解析:FBmg,FAmgm3mgFBFA13。5飞机由俯冲到拉起时,飞行员处于超重状态,此时座椅对飞行员的支持力大于飞行员所受的重力,严重时会造成飞行员四肢沉重,大脑缺血,暂时失明,甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的影响。当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲、拉起的速度为100 m/s时,圆弧轨道的最小半径为(g取10 m/s2)(C)A100 mB111 mC125 mD250 m解析:在飞机经过最低点时,对飞行员受力分析,受重力mg和支持力F N,两者的合力提供向心力,由题意知,当F N9mg时,圆弧轨道半径最

5、小,为Rmin,由牛顿第二定律得F Nmgm,解得Rmin125 m,故C正确。6(多选)(2021山东省昌乐二中高二下学期月考)上海磁悬浮线路的最大转弯处半径达到8 000 m,如图所示,近距离用肉眼看几乎是一条直线,而转弯处最小半径也达到1 300 m,一个质量为50 kg的乘客坐在以360 km/h的不变速率行驶的车里,随车驶过半径为2 500 m的弯道,下列说法正确的是(AD)A乘客受到的向心力大小约为200 NB乘客受到的向心力大小约为539 NC乘客受到的向心力大小约为300 ND弯道半径设计的特别大可以使乘客在转弯时更舒适解析:由Fnm,可得Fn200 N,选项A正确。设计半径越

6、大,转弯时乘客所需要的向心力越小,转弯时就越舒适,D正确。7(多选)如图所示,一轻绳穿过水平桌面上的小圆孔,上端拴物体M,下端拴物体N。若物体M在桌面上做半径为r的匀速圆周运动时,角速度为,线速度大小为v,物体N处于静止状态,则(不计摩擦)(AC)AM所需向心力大小等于N所受重力的大小BM所需向心力大小大于N所受重力的大小Cv2与r成正比D2与r成正比解析:N物体静止不动,绳子拉力与N物体重力相等,M物体做匀速圆周运动,绳子拉力完全提供向心力,即TmNgF向,所以M所需向心力大小等于N所受重力的大小,A正确,B错误;根据向心加速度公式和牛顿第二定律得F向mNgm,则v2与r成正比,C正确;根据

7、向心加速度公式和牛顿第二定律得F向mNgm2r,则2与r成反比,D错误。故选AC。二、非选择题(共11分)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2 m的直圆筒,可绕中间的竖直轴转动,里面的乘客背靠圆筒壁站立。当转筒转速达到至少每分钟30圈时,乘客脚下的踏板突然脱落,乘客随筒一起转动而不掉下来。要保证乘客的安全,乘客与转筒之间的动摩擦因数至少为多大?(g取10 m/s2,210)答案:0.5解析:乘客随转筒旋转时受三个力:重力mg、筒壁对他的支持力F N和静摩擦力Ff,要使乘客随筒一起转动而不掉下来,筒壁对他的最大静摩擦力应至少等于重力,乘客做圆周运动的向心力由筒壁对他的支持

8、力F N来提供。转筒的角速度为2n rad/s,由牛顿第二定律可得F Nmr2FfFNmg,联立解得0.5。一、选择题(本题共3小题,每题7分,共21分)1(2021河北定州中学高一下学期检测)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

9、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。2甲、乙两名滑冰运动员,m甲80 kg,m乙40 kg,面对面拉着弹簧秤做匀速圆周运动的滑冰表演,如图所示,两人相距0.9 m,弹簧秤的示数为9.2 N,下列判断中正确的是(C)A两人的线速度相同,约为40 m/sB两人的角速度相同,为6 rad/sC两人的运动半径不同,甲为0.3 m,乙为0.6 mD两人的运动半径相同,都是0.45 m解析:甲、乙两人做圆周运动的角速度相同,向心力大小都是弹簧的弹力,则有M甲2r甲M乙2r乙,即M甲r甲M乙r乙;且r甲r乙0.9 m,M甲80 kg,M乙40 kg,解得r甲0.3 m,r乙0

10、.6 m,由于FM甲2r甲所以rad/s0.62 rad/s,而vr,r不同,v不同,故A、B、D错误、C正确。3(多选)质量为m的小球用长为L的轻质细线悬挂在O点,在O点的正下方处有一光滑小钉子P,把细线沿水平方向拉直,如图所示,无初速度地释放小球,当细线碰到钉子的瞬间(瞬时速度不变),设细线没有断裂,则下列说法正确的是(AC)A小球的角速度突然增大B小球的角速度突然减小C小球对细线的拉力突然增大D小球对细线的拉力保持不变解析:根据题意,细线碰到钉子的瞬间,小球的瞬时速度v不变,但其做圆周运动的半径从L突变为,由可知小球的角速度突然增大,选项A正确,B错误;根据FTmgm可知小球受到的拉力增

11、大,由牛顿第三定律知,小球对细线的拉力增大,选项C正确,D错误。二、非选择题(共19分)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Fmg。5(10分)如图所示,质量

12、m50 kg的跳台滑雪运动员(视为质点)经过一段半径R20 m的圆弧加速滑行后,从O点(O点正好在圆弧对应圆心的正下方)水平飞出,落到斜坡上的A点,已知斜坡与水平面的夹角37,O点到A点的距离L75 m,不计空气阻力(取sin 370.6,cos 370.8,g10 m/s2),求:(1)运动员在空中运动的时间t;(2)运动员刚到达O点时受到O点的支持力大小N。答案:(1)3 s(2)1 500 N解析:(1)设O、A的竖直距离为h,有hgt2,根据几何关系可知L,解得t3 s。(2)设O、A的水平距离为x,运动员刚离开O点时的速度为v0,有xLcos 60 m,v020 m/s,根据向心力公式,有Nmgm,解得N1 500 N。

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