物理必修 第二册第2节 科学探究:向心力课时训练

3.2科学探究：向心力基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册

一、选择题（共15题）

1．关于向心力的下列说法正确的是（ ）

A．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力

B．向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，不能够改变速度的大小

C．做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心，所以是恒力

D．做匀速圆周运动的物体其向心力可以改变线速度的大小

2．如图所示是游乐场中的一种过山车，轨道车套在轨道上且在轨道的外侧做圆周运动。设图中轨道半径为，则对轨道车中某一乘客而言（　　）

A．速度大于才能通过最高点

B．过最高点时车对人作用力一定向上

C．过最低点时车对人作用力一定向上

D．过最低点时速度一定大于过最高点时速度

3．如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则（　　）

A．球A的线速度必定小于球B的线速度

B．球A的角速度必定大于球B的角速度

C．球A的运动周期必定小于球B的运动周期

D．球A对筒壁的压力必定等于球B对筒壁的压力

4．下列关于向心力的说法中正确的是（　　）

A．物体由于做圆周运动产生了一个向心力

B．做匀速圆周运动的物体，其向心力是由其他性质力提供的

C．做匀速圆周运动的物体，其向心力不变

D．做圆周运动的物体，其所受外力的合力的方向一定指向圆心

5．小球P和Q用不可伸长的轻绳挂在天花板上，P球的质量大于Q球的质量，悬挂P球的绳比悬挂Q球的绳短。将两球拉起，使两球均被水平拉直，如图所示。将两球由静止释放，在各自轨迹的最低点（　　）

A．P球的速度一定大于Q球的速度

B．P球的动能一定大于Q球的动能

C．P球所受绳的拉力一定大于Q球所受绳的拉力

D．P球的向心加速度一定大于Q球的向心加速度

6．关于向心力，下列说法正确的是（　　）

A．做匀速圆周运动的物体，其受到的向心力是不变的

B．做圆周运动的物体，所受合力一定等于向心力

C．向心力既可以改变物体速度方向，又可以改变物体速度大小

D．向心力是根据力的作用效果命名的，它可以由某个力、或物体受到的几个力的合力、或物体受到的某个力的分力来提供

7．一辆质量为的汽车，驶过一半径为的凹形路面，已知车胎的最大承受力是。取重力加速度大小，为防止爆胎，安全行车的速度不得超过多少（　　）

A． B． C． D．

8．汽车在水平路面上转弯时所需要的向心力是由摩擦力提供的，为避免侧滑，以下做法可取的是（　　）

A．转弯半径一定时，速度应该大一些

B．转弯半径一定时，速度应该小一些

C．速度一定时，转弯半径应小一些

D．侧滑与否由路面粗糙程度决定，与汽车行驶速度无关

9．关于匀速圆周运动的说法中正确的是（　　）

A．匀速圆周运动就是匀速运动

B．匀速圆周运动的线速度不变

C．匀速圆周运动的向心加速度不变

D．匀速圆周运动的线速度和加速度都变化

10．两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动则它们的（　　）

A．运动的角速度不相同 B．运动的线速度相同

C．运动的转速相同 D．向心加速度相同

11．如图所示，水平圆盘可绕过圆心的竖直轴转动，质量相等的A、B两物体静置于水平圆盘的同一直径上．A距竖直轴2L，用长恰为3L的轻绳连接，(轻绳不可伸长)．现使圆盘绕轴匀速转动，两物块始终相对于圆盘静止，则(　　)

A．A物块所受摩擦力一定指向圆心

B．B物体所受摩擦力一定指向圆心

C．A物块所受摩擦力一定背离圆心

D．B物块所受摩擦力一定背离圆心

12．如图所示，某台计算机的软磁盘约有80个磁道（磁道为80个不同半径的同心圆），每个磁道分为18个扇区（每个扇区为圆周）。每个扇区可以记录512个字节。电动机使磁盘以转速n=300r/min匀速转动。磁头在读、写数据时是不动的，磁盘每转一周，磁头沿半径方向跳动一个磁道，若不计磁头大小及磁头转移磁道所需的时间，则磁盘转动时（   ）

A．A点的线速度小于B点的线速度

B．A点的向心加速度小于B点的向心加速度

C．一个扇区通过磁头所用的时间为0.2s

D．计算机每秒内从软盘上最多可读取字节46080个

13．物体做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（　　）

A．物体的速度不变

B．物体所受合力必须等于零

C．物体的加速度不变

D．物体所受合力的大小不变，方向不断改变

14．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，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，此后有关游客的下列判断正确的是（　　）

A．游客受三个力，分别是重力、摩擦力、离心力

B．转速增大，游客受到的弹力必增大

C．转速增大，游客受到的摩擦力也增大

D．随着转速的增大，由离心现象可知，游客有沿壁向上滑动的趋势

15．如图所示，两个质量相同的小球用长度不等的不可伸长的细线拴在同一点，并在同一水平面内做同方向的匀速圆周运动，则它们的（　　）

A．运动周期相同 B．向心加速度大小相同

C．运动角速度不同 D．运动线速度大小相同

二、填空题（共4题）

16．某物体做匀速圆周运动，周期为2s，半径为5m，则其角速度__________，线速度_______，向心加速度_________．

17．如图所示， 旋转木马被水平钢杆拴住绕转台的中心轴做匀速圆周运动， 若相对两个木马间的杆长为6m， 木马质量为30kg， 骑木马的儿童质量为40kg， 当木马旋转的速度为6m/s时， 此时儿童旋转的角速度为______________rad/s， 儿童受到的向心力是____________N。

18．如图为一皮带传动装置，大轮与小轮固定在同一根轴上，小轮与另一中等大小的轮子间用皮带相连（皮带不打滑），它们的半径之比是1∶2∶4．A、B、C分别为小、中、大轮子边缘上的三点，那么角速度ωA∶ωB＝________ ；向心加速度aB∶aC＝______．

19．某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮至上而下有三层，每层左、右半径比分别是和。左、右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时，将两个小球分别放在短槽处和长槽的A（或）处，到左、右塔轮中心的距离相等，两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。

（1）该实验用到的方法是(      )

A．理想实验       B．等效替代法       C．微元法       D．控制变量法

（2）在某次实验中，某同学把两个质量相等的小球分别放在位置，将皮带连接在左、右塔轮半径之比为的塔轮上，实验中匀速转动手柄时，得到左、右标尺露出的等分格数之比为；若将皮带连接在左、右塔轮半径之比为的塔轮上，左、右两边塔轮的角速度之比为____________，当左边标尺露出1个等分格时，右边标尺露出9个等分格，则实验说明做匀速圆周运动的物体，在质量和转动半径一定时，_________。

三、综合题（共4题）

20．北坡公园有一种叫“空中飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，长为L=5m的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r=2m的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动，转盘匀速转动时，钢绳与转动轴在同一竖直平面内，若人与座椅的总质量为50kg，钢绳与竖直方向的夹角为，不计绳子重力，求：

（1）人在转动时的线速度多大？

（2）此时钢绳的拉力多大？

21．一转动装置如图甲所示，两根足够长轻杆OA、OB固定在竖直轻质转轴上的O点，两轻杆与转轴间夹角均为30º．小球a、b分别套在两杆上，小环c套在转轴上，球与环质量均为m.c与a、b间均用长为L的细线相连，原长为L的轻质弹簧套在转轴上，一端与轴上P点固定，另一端与环c相连．当装置以某一转速转动时，弹簧伸长到1.5L，环c静止在O处，此时弹簧弹力等于环的重力，球、环间的细线刚好拉直而无张力．弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g．求：

(1)细线刚好拉直而无张力时，装置转动的角速度ω1；

(2)如图乙所示，该装置以角速度 ω2(未知)匀速转动时，弹簧长为L/2，求此时杆对小球的弹力大小和角速度ω2．

22．如图所示，一质量为0.5kg的小球，用0.4m长的细线拴住在竖直面内做圆周运动，求：

（1）小球在最高点的速度大小v至少为多少才能顺利通过最高点？

（2）若小球运动到最低点时速度大小时细线刚好断掉，则小球落地时距O点的水平距离是多少？（已知O点离地高h=5.4m，g=10m/s2）

23．如图所示，物体A放在地球表面处，作出它随地球自转做匀速圆周运动时的加速度方向。

参考答案：

1．B

2．C

3．D

4．B

5．C

6．D

7．C

8．B

9．D

10．C

11．A

12．D

13．D

14．B

15．A

16．              

17．     2     480

18．     2:1     1:8

19．     D          向心力与转动角速度的平方成正比

20．（1）；（2）

21．（1）（2）

22．(1)2m/s       (2)4 m

23．