物理必修 第二册第2节 科学探究:向心力一课一练

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．对于做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是　　

A．线速度不变 B．向心力不变 C．角速度不变 D．运动状态不变

2．如图所示，一圆盘可绕通过圆盘中心O点且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一小木块A，它随圆盘一起做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法正确的是（　　）

A．木块A受重力、支持力和向心力

B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力的方向指向圆心

C．木块A受重力、支持力

D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力的方向与木块运动方向相反

3．半径为R的光滑半圆球固定在水平面上，顶部有一小物体m，如图所示,今给小物体一个水平初速度，则物体将

A．沿球面滑至M点

B．立即离开半球面作平抛运动

C．先沿球面滑至某点N再离开球面做斜下抛运动

D．沿半径大于R的新圆弧轨道运动

4．下列实例属于超重现象的是 (     　 )

A．汽车驶过拱形桥顶端

B．跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动

C．荡秋千的小孩通过最低点

D．宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动

5．如图所示，轻绳的一端系一小球,另一端固定于O点，在O点的正下方P点钉一颗钉子，使悬线拉紧时与竖直方向成一角度，然后由静止释放小球，当悬线碰到钉子时

A．小球的瞬时速度突然变大

B．小球的角速度突然变小

C．绳上拉力突然变小

D．球的加速度突然变大

6．关于质点的匀速圆周运动，下列说法中正确的是（　　）

A．由an＝可知，an与r成反比

B．由an＝ω2r可知，an与r成正比

C．由v＝ωr可知，ω与r成反比

D．由ω＝2πf可知，ω与f成正比

7．如图所示，在绕中心轴 转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动．在圆筒的角速度逐渐增大的过程中，物体相对圆筒始终未滑动，下列说法正确的是（       ）

A．物体所受摩擦力逐渐增大

B．物体所受摩擦力不变

C．物体所受弹力不变

D．物体所受弹力逐渐减小

8．如图所示，用细绳吊着一个质量为m的小球在水平面内做匀速圆周运动，不计空气阻力，关于小球受力的说法正确的是：（       ）

A．受重力、拉力、向心力 B．受重力和拉力

C．只受重力 D．无法确定

9．以下情境描述符合物理实际的是（　　）

A．火车轨道在弯道处设计成外轨低内轨高，以便火车成功安全转弯

B．轨道上飞行的航天器是平衡状态

C．汽车通过拱形桥最高点时对桥的压力小于汽车重力

D．汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力小于汽车重力

10．我们可以用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。则（　　）

A．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与线速度的关系

B．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与角速度的关系

C．当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与线速度的关系

D．当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在A、C时可以探究向心力大小与角速度的关系

11．质量为m的木块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果由于摩擦力的作用使得木块的速率不变，如图所示。那么正确的说法是（　　）

A．因为速率不变，所以木块的加速度为零

B．木块下滑过程中加速度大小不变，方向始终指向球心

C．木块下滑过程中的摩擦力大小不变

D．木块下滑过程中所受的合外力越来越大

12．如图所示，一辆汽车依次通过路上的A、B和C点，汽车对路面的压力相应为、和，它们间的大小关系是（　　）

A．

B．

C．

D．

13．在高速公路的拐弯处，路面外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧要高一些。已知某拐弯路段是半径为的水平圆弧，路面与水平面夹角为，重力加速度为。要使车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，则车速的大小为（　　）

A． B．

C． D．

14．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止。则（　　）

A．物体受到4个力的作用

B．物体所受向心力是物体所受的重力提供的

C．物体所受向心力是物体所受的弹力提供的

D．物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供的

15．“飞车走壁”杂技表演比较受青少年的喜爱，这项运动由杂技演员驾驶摩托车，沿表演台的侧壁做匀速圆周运动。简化后的模型如图所示，若表演时杂技演员和摩托车的总质量不变，摩托车与侧壁间沿侧壁倾斜方向的摩擦力恰好为零，轨道平面离地面的高度为H，侧壁倾斜角度α不变，摩托车做圆周运动的H越高，则（　　）

A．运动的线速度越大 B．运动的向心加速度越大

C．运动的向心力越大 D．对侧壁的压力越大

二、填空题（共4题）

16．质量为m的物体，沿半径为R的圆形轨道滑下，如图所示，当物体通过最低点B时速度为v0，已知物体和轨道间的动摩擦因数μ，则物体滑过B点时受到的摩擦力大小为________。

17．如图所示，OM=MN=R，两球质量都是m，a、b为水平轻绳。小球正随水平圆盘以角速度ω匀速转动，摩擦不计，则绳b的拉力Fb=______。

18．如图所示，两轮的半径分别为3R和R，两轮通过皮带相连，转动中皮带与轮之间没有打滑现象，A、B分别为两轮子边缘上一点，则A、B两点角速度大小之比为_____；C点到圆心距离为该轮半径的，则B、C两点向心加速度大小之比为_____。

19．在探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验中。

(1)在探究向心力的大小F与角速度ω的关系时，要保持_________相同。

A．ω和r       B．ω和m       C．m和r       D．m和F

(2)本实验采用的实验方法是________。

A．累积法       B．控制变量法        C．微元法       D．放大法

(3)甲同学在进行如图甲所示的实验，他是在研究向心力的大小F与____________的关系。可以得到的正确结果是______________。

(4)乙同学把两小球都换为钢球，且质量相等，如图乙所示，实验中观察到标尺上黑白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶4。由圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为_______。

三、综合题（共4题）

20．一辆质量为的汽车行驶在圆弧半径为50米的拱桥上，取重力加速度，求：

(1)汽车到达桥顶时速度为，桥顶对汽车的支持力；

(2)汽车以多大速度经过桥顶时恰好对桥顶没有压力。

21．如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置，两个质量均为m的小球A、B以不同速率进入管内，A通过最高点C时，对管壁上部的压力为2mg，B通过最高点C时，对管壁下部和管壁上部的压力都为零，求：

（1）小球A在最高点的速度大小；

（2）小球B在最高点的速度大小；

（3）A、B两球落地点间的距离。

22．在水平地面上固定半圆形的光滑曲面ABC，圆的半径为R，一质量为m小球以速度v通过曲面的最高点，如图所示，重力加速度用g表示。

(1)若小球以速度后通过球面的顶端时，求小球受到的支持力大小；

(2)若小球以速度通过球面的顶端时，甲同学认为小球立即做平抛运动，会落在曲面BC上；乙同学认为小球立即做平抛运动，将直接落到水平地面上、你认为哪位同学说法正确，并给出理由；

(3)若小球距曲面顶端B点正上方高为h处，以初速度水平抛出，为使小球不碰到曲面，且恰好落在水平地面，求高度h及小球落地点距C点的距离。

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．C

2．B

3．B

4．C

5．D

6．D

7．B

8．B

9．C

10．D

11．B

12．C

13．B

14．C

15．A

16．

17．2mω2R

18．     1:3     9:1

19．     C     B     质量     在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比     2：1

20．(1)7600N；(2)22.4m/s或m/s

21．（1）；（2）；（3）2

22．

(1) 若小球以速度后通过球面的顶端时，

解得：

(2)平抛的竖直方向

水平方向

故乙同学正确。

(3)设轨迹与圆相切点与圆心连线和水平方向夹角为，从抛出到该点

，

解得：

竖直方向

，

解得：

全过程

，

联立解得

23．