《2022版新教材高中物理课时素养评价十三向心力与向心加速度含解析鲁教版必修.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022版新教材高中物理课时素养评价十三向心力与向心加速度含解析鲁教版必修.doc（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、向心力与向心加速度 (25分钟60分)一、选择题(此题共6小题,每题6分,共36分)1.关于向心力的以下说法中正确的选项是()A.物体只有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合外力,它是根据力的作用效果命名的,但受力分析时应该画出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.向心力不但能改变物体的运动方向,而且可以改变物体运动的快慢【解析】选C。向心力是根据力的作用效果命名的力,而不是一种性质力,物体之所以能做圆周运动,不是因为物体多受了一个向心力的作用,而是物体所受各种力的合力始终指向圆心,从而只改变物体速度的方向而不改变速度的大小,应选项A、
2、B、D错误,C正确。2.如下图,地球外表不同纬度有质量相等的P、Q两物体随地球一起自转,P、Q两物体的以下哪些物理量大小相等()A.线速度B.角速度C.向心加速度D.合外力【解析】选B。两物体一起随地球自转,两物体具有共同的角速度,故B正确;两物体所处纬度不同,故两物体做圆周运动的半径不同,根据v=r可知,两物体的线速度大小不相等,故A错误;根据a=r2可知,两物体的向心加速度不相等,故C错误;根据F=ma可知两物体所受合外力不相等,故D错误。3.甲、乙两质点做匀速圆周运动,其半径之比R1R2=34,角速度之比12=43,那么甲、乙两质点的向心加速度之比a1a2是()A.B.C.D.【解析】选
3、A。因为半径之比R1R2=34,角速度之比12=43,根据a=2R得:a1a2=43,应选A。4.如下图,两轮压紧,通过摩擦传动(不打滑),大轮半径是小轮半径的2倍,E为大轮半径的中点,C、D分别是大轮和小轮边缘的一点,那么E、C、D三点向心加速度大小关系正确的选项是()A.aC=aD=2aEB.aC=2aD=2aEC.aC=aD=2aED.aC=aD=aE【解析】选C。同轴转动,C、E两点的角速度相等,由a=r2,有=2,即aC=2aE,两轮边缘点的线速度大小相等,由a=,有=,即aC=aD,故C正确,A、B、D错误。5.如下图,固定的锥形漏斗内壁是光滑的,内壁上有两个质量相等的小球A和B,
4、在各自不同的水平面内做匀速圆周运动,以下物理量大小关系正确的选项是()A.速度vAvBB.角速度ABC.向心力FAFBD.向心加速度aAaB【解析】选A。设漏斗的顶角为2,那么小球的合力为F合=,由F=F合=mr2=m=ma,知向心力FA=FB,向心加速度aA=aB,选项C、D错误;因为rArB,又由于v=和=知vAvB、AvBB.运动周期TATBC.筒壁对它们的弹力NA=NBD.它们受到的摩擦力fA=fB【解析】选D。A、B两物体随竖直圆筒一起做匀速圆周运动,具有共同的角速度,根据T=可知,二者周期相等,故B错误;rArB,根据v=r可知:vAvB故A错误;运动过程中,弹力为其做圆周运动提供
5、向心力,根据F=mr2可知,NANB,故C错误;二者受静摩擦力,来平衡重力,故fA=fB,D正确。10.(6分)如下图,将完全相同的两个小球A、B,用长L=0.8 m的细绳悬于以v=4 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,小车突然停止运动,此时悬线的拉力之比FBFA为(g取10 m/s2)()A.11B.12C.13D.14【解析】选C。小车突然停止,B球受到的拉力FB仍然等于小球的重力,A球要做圆周运动,由牛顿第二定律得FA-mg=m,解得FA=3 mg,所以FBFA=13,C正确。【补偿训练】如下图,工厂里的吊车正吊着一个铸件沿水平方向匀速运动,因为某种原因,
6、突然紧急刹车,此瞬时铸件所受的合外力()A.为零B.方向向前C.方向竖直向上D.方向竖直向下【解析】选C。因为在刹车一瞬间,铸件还没来得及发生位置变化,所以物体的运动变为圆周运动,需要向心力,所以绳子的拉力减去重力的合力提供向心力,向心力是指向圆心的合力,所以合力方向竖直向上。应选C。11.(6分)(多项选择)如下图,长为L的悬线固定在O点,在O点正下方有一钉子C,OC距离为,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,小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子,那么小球的()A.线速度突然增大为原来的2倍B.角速度突然增大为原来的2倍C.向心加速度突然增大为原来的2倍D.悬线拉力突然增
7、大为原来的2倍【解析】选B、C。悬线与钉子碰撞前后瞬间,线的拉力始终与小球运动方向垂直,小球的线速度不变,A错;当半径减小时,由=知变大为原来的2倍,B对;再由a=知向心加速度突然增大为原来的2倍,C对;而在最低点F-mg=m,故碰到钉子后合力变为原来的2倍,悬线拉力变大,但不是原来的2倍,D错。【补偿训练】如下图,一个圆形框架以竖直的直径为转轴匀速转动。在框架上套着两个质量相等的小球A、B,小球A、B到竖直转轴的距离相等,它们与圆形框架保持相对静止。以下说法正确的选项是()A.小球A所受的合力小于小球B所受的合力B.小球A与框架间可能没有摩擦力C.小球B与框架间可能没有摩擦力D.圆形框架以更
8、大的角速度转动,小球B受到的摩擦力一定增大【解析】选C。小球受到的合力充当向心力,因为小球A、B到竖直转轴的距离相等,所以两小球的速度大小相等,半径相等,由F合=m可知,两小球受到的合力大小相等,A错误;小球A受到的重力竖直向下,受到的支持力垂直圆形框架该点切线方向背离圆心,故两个力的合力不可能指向竖直转轴,所以一定受到摩擦力作用,小球B受到竖直向下的重力,垂直该点切线方向指向圆心的支持力,合力可能垂直指向竖直转轴,所以小球B可能不受摩擦力作用,B错误,C正确;当圆形框架以更大的角速度转动时,小球B受到的摩擦力可能增大,也可能减小,故D错误。12.(22分)如下图,在光滑的水平桌面上有一光滑小
9、孔O,一根轻绳穿过小孔,一端连接质量为m=1 kg的小球A,另一端连接质量为M=4 kg的重物B。求:(1)当A球沿半径为R=0.1 m的圆做匀速圆周运动,其角速度为=10 rad/s时,B对地面的压力为多少?(2)要使B物体对地面恰好无压力,A球的角速度应为多大(圆周运动半径仍为R)?(g取10 m/s2)【解析】(1)对小球A来说,小球受到的重力和支持力平衡,因此绳子的拉力提供向心力,那么T=mR2=10.1102 N=10 N。对物体B来说,物体受到三个力的作用:重力Mg、绳子的拉力T、地面的支持力N,由力的平衡条件可得T+N=Mg,所以N=Mg-T。将T=10 N代入上式,可得:N=4
10、10 N-10 N=30 N。由牛顿第三定律可知,B对地面的压力为30 N,方向竖直向下。(2)当B对地面恰好无压力时,有:Mg=T,拉力T提供小球A所需向心力,那么:T=mR2,那么= = rad/s=20 rad/s。即当B对地面恰好无压力时,A球的角速度应为20 rad/s。答案:(1)30 N,方向竖直向下(2)20 rad/s【补偿训练】如下图,用一根长为l=1 m的细线,一端系一质量为m=1 kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角=37,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为时,细线的张力为T。(g取10 m/s2,结果可用根式表示)求:(1)假设要小球离开锥面,那么小球的角速度0至少为多大?(2)假设细线与竖直方向的夹角为60,那么小球的角速度为多大?【解析】(1)假设要小球刚好离开锥面,那么小球受到重力和细线拉力,小球做匀速圆周运动的轨迹圆在水平面上,故向心力水平。在水平方向上运用牛顿第二定律及向心力公式得:mgtan =mlsin 解得:=,即0= rad/s。(2)同理,当细线与竖直方向成60角时,由牛顿第二定律及向心力公式得:mgtan =m2lsin 解得:2=,即=2 rad/s。答案:(1) rad/s(2)2 rad/s- 8 -
