《高中物理《向心力》同步练习14 新人教版必修2（通用）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理《向心力》同步练习14 新人教版必修2（通用）（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七节 向心力 5分钟训练(预习类训练，可用于课前)1.一物体以4m/s的线速度做匀速圆周运动，转动周期为2s，则物体在运动过程的任一时刻，速度变化率的大小为（ ）A.2m/s2 B.4m/s2 C.0 D.4 m/s2答案：D2.下列说法中正确的是（ ）A.匀速圆周运动是一种匀速运动B.因为物体做圆周运动，所以才产生向心力C.因为总有指向圆心的外力存在，所以才迫使物体不断改变运动速度方向而做圆周运动D.因为向心力的方向总与线速度方向垂直，所以向心力对做圆周运动的物体不做功答案：CD3.在水平路面上安全转弯的汽车，向心力是（ ）A.重力和支持力的合力B.重力、支持力和牵引力的合力C.汽车与路面
2、间的静摩擦力D.汽车与路面间的滑动摩擦力答案：C4.一物体在半径为6m的圆周上，以6 ms的速度做匀速圆周运动，所需的向心力为12 N，则物体的质量m_.解析：本题考查应用向心力的公式解决实际问题，向心力的公式为：F=m，可得到物体的质量m= kg=2 kg.答案：2 kg10分钟训练(强化类训练，可用于课中)1.一个做匀速圆周运动的物体若保持其半径不变，角速度增加为原来的2倍时，所需的向心力比原来增加了60N，物体原来所需的向心力是_ N.答案：202.下列关于物体的运动说法正确的是（ ）A.物体在恒力作用下，一定做直线运动B.做匀速圆周运动的物体可能处于平衡状态C.物体在变力作用下有可能做
3、匀速圆周运动D.物体在恒力作用下不可能做匀速圆周运动答案：CD3.如图6-7-1所示，一圆盘可绕通过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动.在圆盘上放置一小木块A,它随圆盘一起运动做匀速圆周运动，如图所示.则关于木块A的受力，下列说法正确的是（ ）A.木块A受重力、支持力、静摩擦力和向心力B.木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反C.木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心D.木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同图6-7-1答案：C4.质量为m的汽车，在半径为20m的圆形水平路面上行驶，最大静摩擦力是车重的0.5倍，为了不使轮胎在公路
4、上打滑，汽车速度不应超过_ms.(g取10m/s2)解析：质量为m的汽车，在半径为20 m的圆形水平路面上行驶时，静摩擦力提供向心力，最大静摩擦力对应汽车行驶的最大速度，所以有：kmg=m，得：v= m/s=10 m/s.答案：105.如图6-7-2所示，半径为R的洗衣筒，绕竖直中心轴OO转动，小橡皮块a靠在圆筒内壁上，它与圆筒的动摩擦因数为.现要使a不下落，则圆筒转动的角速度至少为_.图6-7-2解析：对于小橡皮块，刚好不下落，则可得到水平方向和竖直方向上物体运动的方程，竖直方向上：mg=FN，水平方向上：FN=m2R，联立得：=答案：30分钟训练(巩固类训练，可用于课后)1.关于向心力的说
5、法中正确的是（ ）A.物体受到向心力的作用才能做圆周运动B.向心力是指向圆心方向的力，是根据力的作用效果命名的C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是某种力的分力D.向心力只改变物体的运动方向，不可能改变物体运动的快慢答案：ABCD2.一辆汽车在丘陵地带匀速行驶，地形如图6-7-3所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是（ ）图6-7-3A.a处 B.b处 C.c处 D.d处解析：只有向心力大处，且支持力大于重力处轮胎易爆炸，由图知在b点时r小，故N-mg=m,N=mg+m；在a、c点，N+mg=m，故N=m-mg；d点：N=mg，故正确选项为B.答案：B3.如
6、图6-7-4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，把悬线另一端的小球m拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球到悬点正下方时悬线碰到钉子.则小球的（ ）图6-7-4A.线速度突然增大 B.角速度突然增大C.向心加速度突然增大 D.悬线拉力突然增大解析：小球由最高点运动到最低点的过程中，绳子的拉力不做功，只有重力对小球做功，小球的机械能守恒，也就是说在小球的悬线碰到钉子与没有碰到钉子时比较，小球在最低点时的速度是相等的.对小球在最低点，由牛顿第二定律和向心力的公式可得：T-mg=m，对比两种情况，只是半径r不同，因此没碰钉子时绳子的拉力比碰到钉子时的拉力要小，D正确.根据=可
7、知，没碰钉子时小球的角速度比碰到钉子时小球的角速度要小，B正确.根据a=可知，没碰钉子时小球的向心加速度比碰到钉子时小球的向心加速度要小，C正确.答案：BCD4.有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形大容器，筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁站立，当圆筒开始转动后，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去，这是因为（ ）A.游客受到筒壁垂直的压力作用B.游客处于失重状态C.游客受到的摩擦力等于重力D.游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势解析：游客随筒转动起来后，一起做圆周运动，当地板塌落游客没有落下去时，游客受重力、筒壁对游客的支持力和静摩擦力这三个力作用，其中静摩擦力和重力相平衡
8、，支持力给游客做圆周运动提供向心力.题目所问是游客为什么没有落下去，故应选C选项，而非A选项.若题目问为什么又可做圆周运动则A选项正确.答案：C5.甲、乙两名溜冰运动员，m甲=80kg,m乙=40kg，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，如图6-7-5所示，两人相距0.9m，弹簧秤的示数为92 N.下列判断中正确的是（ ）A.两人的线速度相同，约为40 msB.两人的角速度相同，约为6 radsC.两人的运动半径相同，都是0.45 mD.两人的运动半径不同，甲为0.3 m，乙为0.6 m图6-7-5解析：甲、乙两名溜冰运动员在面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演时，弹簧秤的拉力提供运动员做圆
9、周运动的向心力，由牛顿第二定律和向心力公式得：F=m甲r12,F=m乙r22，又r1+r2=l=0.9 m，解得：r1=0.3 m,r2=0.6 m，角速度为：= rad/s6 rad/s，所以B、D选项正确.答案：BD6.一根长0.5m的绳，当它受到4.9 N的拉力时，即被拉断.现在一端拴上一质量为0.4 kg的小球，使它在光滑水平面上做匀速圆周运动，求拉断绳子时物体的角速度.解析：由题意可知小球受力情况如图所示，其中重力G与弹力N是一对平衡力，绳子的拉力F沿半径指向圆心，提供小球做匀速圆周运动所需的向心力.设绳被拉断时的角速度为，则有Fn=F=m2r所以= rad/s=4.95 rad/s
10、.这是一动力学问题，知道物体的受力(临界状态，绳子刚好拉断)可求物体的加速度(根据牛顿第二定律)，进一步求运动学的量.答案：4.95 rad/s7.如图6-7-6所示，飞机做俯冲运动时，在最低点附近做半径r180m的圆周运动，如果飞行员体重(质量)m70kg，飞机经过最低点P的速度v360kmh，求这时飞行员对座位的压力.图6-7-6解析：飞行员经过最低点时受两个力：重力G和座位对他的支持力F，则F-G=m，所以F=G+m=709.8 N+70 N=4.57103 N.飞行员对座位的压力和座位给飞行员的支持力是一对作用力和反作用力，所以飞行员对座位的压力是F=F=4.57103 N.答案：4.
11、57103 N8.长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定于O点.让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如图6-7-7所示.求摆线L与竖直方向的夹角是时：(1)线的拉力F；(2)小球运动的线速度的大小；(3)小球运动的角速度及周期.图6-7-7解析：匀速圆周运动的小球受力如图所示，小球受重力mg和绳子的拉力F.因为小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球受到的合力指向圆心O，且是水平方向.由平行四边形定则得：小球受到的合力大小为mgtan，线对小球的拉力大小为：F=mg/cos由牛顿第二定律得：mgtan=，由几何关系得r=Lsin所以小球做匀速圆周运动线速度的大小为v=
12、小球运动的角速度=小球运动的周期T=.答案：(1)F=mg/cos (2)v= (3)= T=9.一杂技演员骑摩托车沿一竖直圆轨道做特技表演，如图6-7-8所示，若车的速率恒为20ms，人与车质量之和为200 kg，轮胎与轨道间的动摩擦因数为0.1，车通过最低点A时，发动机功率为12 kW，求车通过最高点时发动机的功率.图6-7-8解析：杂技演员骑摩托车沿一竖直圆轨道做匀速圆周运动，在最低点：N-mg=m，可以得到：N=mg+m=20010+200202r，又在最低点：P=Fv，得F= N=600 N.因为演员做匀速圆周运动，水平方向受力平衡，F=f;又因为f=N，联立以上各式解得：r=20
13、m；在最高点：mg+N=m，得N=m-mg=200-200 N10 N=2 000 N，摩托车的牵引力为：F=f=N=0.12 000 N=200 N，则车通过最高点时发动机的功率为：P=Fv=20020 W=4 000 W=4 kW.答案：4 kW10.(2020北京东城模拟,24)如图6-7-9所示，ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道，AB是半径为R=15m的1/4圆周轨道，半径OA处于水平位置，BDO是直径为15m的半圆轨道，D为BDO轨道的中央.一个小球P从A点的正上方距水平半径OA高H处自由落下到通过D点时对轨道的压力等于其重力的倍.（取g=10m/s2)求：图6-7-9（1）H的大
14、小.（2）试讨论此球能否到达BDO轨道的O点，并说明理由.（3）小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少？思路分析：小球从H高处落下，进入轨道，沿BDO轨道做圆周运动，小球受重力和轨道的支持力.设小球通过D点的速度为v，通过D点时轨道对小球的支持力为F（大小等于小球对轨道的压力）是它做圆周运动的向心力，即mg=m小球从P点落下直到沿光滑轨道运动的过程中，机械能守恒，有mg(H+)=mv2由式可得高度H=R=10 m设小球能够沿竖直半圆轨道运动到O点的最小速率为vc，有m=mg小球至少应从Hc高处落下，mgHc=mvc2式可得Hc=，由于HHc，小球可以通过O点.小球由H落下通过O点的速率为v0=14.1 m/s小球通过O点后做平抛运动，设小球经时间t落到AB圆弧轨道上，建立直角坐标系，有x=v0ty=gt2且x2+y2=R2由可解得时间t=1 s(另解舍弃)，落到轨道上速度的大小v=17.3 m/s.答案：（1）10 m （2)小球能通过O点 理由略 （3）17.3 m/s
