高中物理鲁科版 (2019)必修 第二册第2节 科学探究:向心力课时作业

3.2科学探究：向心力

1.如图所示为“感知向心力”实验示意图，细绳一端拴着一个小沙桶，用手在空中抡动细绳另一端，使小沙桶在水平面做圆周运动，体会细绳拉力的大小，则下列说法正确的是(   )

A.细绳所提供的力就是向心力 

B.只增大小沙桶线速度，则细绳上拉力将会增大

C.只增大旋转角速度，则细绳上拉力将会增大 

D.突然放开细绳，小沙桶将做直线运动

2.如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是(   )
 

A.车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来
B.人在最高点时对座位不可能产生大小为的压力
C.人在最低点时对座位的压力等于
D.人在最低点时对座位的压力大于

3.如图所示，一个圆形框架以其竖直直径为转轴匀速转动.在框架上套着两个质量相等的小球，小球到竖直转轴的距离相等，转动过程中它们与圆形框架保持相对静止.下列说法正确的是(   )

A.小球A所受的合力大小小于小球B所受的合力大小

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.若圆形框架以更大的角速度转动，小球B受到的摩擦力一定增大

4.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度逐渐增大时(物体不滑动)，下列说法正确的是(   )

A.物体所受弹力增大，摩擦力也增大

B.物体所受弹力增大，摩擦力减小

C.物体所受弹力和摩擦力都减小

D.物体所受弹力增大，摩擦力不变

5.如图所示，地球赤道上的山丘，近地资源卫星和同步通信卫星均在赤道平面上绕地心做匀速圆周运动。设做圆周运动的速率分别为，向心加速度大小分别为，角速度分别为则(   )
 

A. B. C. D.

6.如图所示为两级皮带传动装置，转动时皮带均不打滑，中间两个轮子是固定在一起的，轮1的半径和轮2的半径相同，轮3的半径和轮4的半径相同，且为轮1和轮2半径的一半，则轮1边缘的点和轮4边缘的点相比(   )

A.线速度之比为1：4

B.角速度之比为4：1

C.向心加速度之比为8：1

D.向心加速度之比为1：8

7.一箱土豆在转盘上随转盘以角速度做匀速圆周运动，其中一个处于中间位置的土豆质量为，它到转轴的距离为，则其它土豆对该土豆的作用力（    ）

A．      B．     C.  D.

8.如图所示为正常走时的挂钟，A、B为秒针上的两点，在秒针转动半周的过程中，比较A、B两点运动的路程、角速度、线速度和向心加速度，其中大小相等的是(　)

A. 路程 B. 角速度 C. 线速度 D. 向心加速度

9.如图所示，某拖拉机后轮半径是前轮半径的2倍，分别是前、后轮边缘上的点，C是后轮某半径的中点.拖拉机匀速行驶时，三点的线速度大小分别为，角速度大小分别为，向心加速度大小分别为.以下选项正确的是(   )

A. B. C. D.

10.甲、乙两个做匀速圆周运动的质点，它们的角速度之比为3∶1，线速度之比2∶3，那么下列说法中正确的是(   )

A.它们的半径之比是2∶9 B.它们的周期之比是1∶3

C.它们的转速之比是3∶2 D.它们的加速度之比是2∶1

答案以及解析

1.答案：BC

解析：对小沙桶受力分析可知细绳拉力与小沙桶重力的合力提供向心力，故A错误；根据向心力公式可知，只增大小沙桶线速度，向心力增大，小沙桶的重力不变，则细绳上的拉力增大，故B正确；根据向心力公式可知，只增大旋转角速度，向心力增大，小沙桶的重力不变，则细绳上的拉力增大，故C正确；突然放开细绳，小沙桶只受重力作用，将做平抛运动，故D错误.

2.答案：D

解析：人在最低点，受力分析，由向心力公式可得： ，即，故C错误，D正确；人在最高点，由向心力公式可得： ，可知当大于某一值时，满足： ，则没有保险带，人也不会掉下来，A错误； ，人对座位能产生压力，压力随速度的增大而增大，大小可能等于，B错误。

3.答案：C

解析：小球所受合力提供向心力，已知两小球质量、圆周运动的半径和角速度都相同，根据向心力表达式，可知两小球的向心力大小相等，即两小球所受的合力大小相等，故A错误.小球A受到的重力和弹力的合力不能提供垂直指向轴的向心力，故小球A与框架间一定存在摩擦力，而小球B受到的重力和弹力的合力可能提供垂直指向轴的向心力，故小球B与框架间可能没有摩擦力，故B错误，C正确.由于不知道小球B以为轴转动时所受摩擦力的情况，故无法判定圆形框架以更大的角速度转动时小球B受摩擦力的变化情况，故D错误.

4.答案：D

解析：物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，

对物体受力分析，受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，如图

其中重力G与静摩擦力f平衡，与物体的角速度无关，

支持力N提供向心力，所以当圆筒的角速度ω增大以后，向心力变大，物体所受弹力N增大，所以D正确。

故选D

5.答案：D

解析：同步卫星的周期和角速度与地面相同，B错；由线速度公式，可知，A错；由，可知，由，可知，D对；

6.答案：D

解析：A.由题意知，其中为轮2和轮3边缘的线速度，则，故A错误。

C.D.设轮4的半径为r，则，即，故C错误，D正确。

B.，故B错误。

故选：D

7.答案：C

解析：该苹果随汽车以恒定速率通过某转盘时，所需要的向心力的大小，是自身重力和其他苹果对该苹果的作用力的合力，受力如图所示，则其他苹果对该苹果的作用力，所以正确选项为C。
 

8.答案：B

解析：AB均在秒针上，角速度相等，轨迹半径不等，v=ωr，则线速度不相等，路程s=vt，则路程不相等，向心加速度，则向心加速度不相等，故B正确，ACD错误。

9.答案：AC

解析：B和C都是后轮上的点，同轴转动时各点角速度相等，故有，A和B分别是前、后轮边缘上的点，由于拖拉机匀速行驶时，前、后轮边缘上的点的线速度大小相等，故有.根据线速度和角速度的关系，可得，故，根据公式，可得，选项A、C正确.

10.答案：ABD

解析：角速度与线速度的关系，角速度与周期的关系，转速和角速度的关系，加速度.

由角速度与线速度的关系，得到，因而：，故A正确；

由角速度与周期的关系，得，因而，，故B正确；

转速，它们的转速之比是3∶1，C错误；

加速度，它们的加速度之比是2∶1，D正确．