高中物理第四节 离心现象及其应用试讲课备课课件ppt

2.4 离心现象及其应用  同步练习

一、单选题

1．（2022·全国·浙江省新昌中学高一）如图所示的四种情形中，防止离心现象的是（　　）

A．甲图火车转弯时，不得超速通过

B．乙图民间艺人在制作棉花糖

C．丙图仪器通过高速旋转分离血液成分

D．丁图洗衣机甩干时内筒在高速旋转

【答案】A

【解析】A．火车转弯时，按规定速度通过是为了防止离心现象，故A正确；B．制作“棉花糖”的过程中，糖熔化后被甩出，做离心运动，是应用了离心现象，故B错误；C．通过高速旋转分离血液成分，是应用了离心现象，故C错误；D．洗衣机脱水利用了水在高速旋转，附着力小于向心力时做离心运动，是应用了离心现象，故D错误。故选A。

2.下列说法中正确的是（　　）

A．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象

B．物体发生离心运动时不再受到向心力的作用

C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿圆周运动的切线做直线运动

D．离心水泵工作时利用了离心运动，喷出的水处于超重状态

【答案】C

【解析】AB．做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者合外力不能提供足够大的向心力时将做离心运动，也就是物体可能还受到向心力，但离心力实际并不存在，选项A、B错误；C．离心现象的本质是物体惯性的表现，一切力突然消失时将做匀速直线运动，选项C正确；D．离心水泵喷出的水处于失重状态，选项D错误。故选C。

3．（2021·内蒙古·乌拉特前旗第一中学高一期末）对生活中的圆周运动，下列说法正确的是（　　）

A．汽车过凸形桥时要减速行驶，而过凹形桥时可以较大速度行驶

B．火车转弯时，若行驶速度超过规定速度，则内轨与车轮会发生挤压

C．洗衣机甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动

D．游乐园里的摩天轮转得很慢，人坐在吊箱里面受到的合外力为零

【答案】C

【解析】A．当汽车过凸形桥速度很快时，重力不足以提供所需向心力，汽车会飞出，因此需要减速，当汽车通过凹形桥时，在底部若速度很大，所需向心力要大，此时压力增大，容易爆胎，因此也需要减速，故A错误。B．火车按要求速度拐弯时，向心力由重力的分力提供，当速度大于规定速度时，所需向心力大于重力分力，不足的向心力部分由外轨提供，故会挤压外轨，故B错误。C．洗衣机甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动，选项C正确；D．只要做圆周运动的物体，都需要向心力，因此合外力不能为零，故D错误。故选C。

4．（2021·四川龙泉驿·高一期末）关于下列四幅图中物体的运动描述正确的是（　　）

A．图甲中，通过拱形桥最高点的汽车，对桥的压力大于汽车自身重力

B．图乙中，做圆锥摆运动的物体，受重力、绳的拉力和向心力作用

C．图丙中，火车以任意速度转弯时，铁轨对火车轮缘均不会产生侧向的作用力

D．图丁中，洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在物体上的水甩掉

【答案】D

【解析】A．图甲中，通过拱形桥最高点的汽车，加速度向下，则汽车处于失重状态，则对桥的压力小于汽车自身重力，故A错误；B．图乙中，做圆锥摆运动的物体，物体仅受重力、绳的拉力，两者的合力提供向心力，故B错误；C．图丙中，火车以理想速度转弯时铁轨和火车轮缘才不会产生侧向的作用力，故C错误；D．图丁中，洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在物体上的水甩掉，故D正确；故选D。

5．（2021·山东菏泽·高一期末）自行车是强身健体的最佳工具之一，因此受到各个年龄段的人员喜爱，但是雨天在野外骑车时，在自行车的轮后上常会粘附些泥巴。有经验的骑下会将自行车车轮撑起悬空，并使车轮飞速转动，泥巴就被甩下来。a、b为车轮轮胎边缘上同一直径上的两点，某时刻a、b位置如图所示，则关于泥巴（　　）

A．在a位置时向心加速度大于b位置时向心加速度

B．在a位置时向心加速度小于b位置时向心加速度

C．在b位置时最容易被甩下来

D．在a位置时最容易被甩下来

【答案】C

【解析】AB．a，b两点同轴转动，角速度相等，由于半径相等，所以根据

可知a位置时向心加速度大小等于b位置时向心加速度大小，故AB错误；CD．泥块做圆周运动，合力提供向心力，根据

泥块车轮上每一个位置的向心力相等，当提供的合力小于向心力时做离心运动，所以能提供的合力越小越容易飞出去。最低点，重力向下，附着力向上，合力等于附着力减去重力；最高点，重力向下，附着力向下，合力为重力加上附着力，所以在最低点b合力最小，最容易飞出去。故C错误，D错误。故选C。

6．下列有关生活中的圆周运动实例分析，说法正确的是（   ）

A．链球运动是依靠链球受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出

B．体操运动员做单杠大回环通过最高点时，若运动员处于完全失重状态，则不受重力作用

C．汽车在转弯时要减速，目的是减小静摩擦力，避免车辆发生侧滑

D．黄河浮桥在水位下降时中心下沉成“凹”形，汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力大于汽车的重力

【答案】D

【解析】A．链球运动是因为链球所需要得向心力大于它所受到得合力，做离心运动，从而沿切线方向甩出，A错误；B．体操运动员做单杠大回环通过最高点时，若运动员处于完全失重状态，是重力提供向心力，不受单杠的作用力，B错误；C．汽车在转弯时要减速，目的是减小所需的向心力，避免车辆发生侧滑，C错误；D．黄河浮桥在水位下降时中心下沉成“凹”形，汽车通过凹形桥的最低点时，车所需向心力向上，即桥对车的弹力大于车的重力，所以车对桥的压力大于汽车的重力，D正确。故选D。

7．（2021·四川乐山·高一期末）如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水桶内壁上，有一件湿衣服随圆桶一起转动而未滑动，则（　　）

A．衣服随圆桶做圆周运动的向心力由静摩擦力提供

B．圆桶转速增大，衣服对桶壁的压力减小

C．圆桶转速足够大时，衣服上的水滴将做离心运动

D．圆桶转速增大以后，衣服所受摩擦力也增大

【答案】C

【解析】A．衣服随圆桶做圆周运动的向心力由圆筒对衣服的支持力提供，选项A错误；B．根据

可知，圆桶转速增大，衣服对桶壁的压力增大，选项B错误；C．圆桶转速足够大时，衣服上的水滴的附着力不足以提供做圆周运动的向心力，则将做离心运动，选项C正确；D．竖直方向衣服所受的摩擦力与重力平衡，则圆桶转速增大以后，衣服所受摩擦力不变，选项D错误。选C。

8．（2021·广东·广州市培正中学高一期末）“S”路曲线行驶是我国驾驶证考试中的一项科目，某次考试过程中，有两名学员分别坐在驾驶座和副驾驶座上，并且始终与汽车保持相对静止，汽车在弯道上行驶时可视作圆周运动，行驶过程中未发生打滑。如图所示，当汽车在水平“S 路”上减速行驶时（   ）

A．两名学员的线速度相等 

B．坐在驾驶座上的学员容易被甩出去

C．坐在副驾驶座上的学员受到汽车的作用力较大 

D．汽车对学员的作用力大于学员所受的重力

【答案】D

【解析】A．两名学员的线速度大小和方向均不相同，故A错误；B．坐在副驾驶座上的学员由于运动的圆周轨迹半径更大，因此在角速度相同的前提下，所受的向心加速度更大，更容易被甩出去，故B错误；C．学员质量未知，无法比较受到汽车的作用力大小，故C错误；D．汽车对学员的作用力竖直分力等于学员所受的重力，水平分力提供合力，故大于重力，故D正确。故选D。

9．（2021·福建省南安市侨光中学高一期中）雨天在野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”。如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就被甩下来，如图所示，图中 a、b、c、d 为后轮轮 胎边缘上的四个特殊位置，则（　　）

A．泥巴在图中 a、c 位置的向心加速度大于 b、d 位 置的向心加速度

B．泥巴在图中的 b、d 位置时最容易被甩下来

C．泥巴在图中的 c 位置时最容易被甩下来

D．泥巴在图中的 a 位置时最容易被甩下来

【答案】C

【解析】A．a、b、c、d共轴转动，角速度相等，半径也相等，根据公式

分析知它们的向心加速度大小都相等，A错误；BCD．泥块做圆周运动，合力提供向心力，根据

知：泥块在车轮上每一个位置的向心力相等，最低点，重力向下，附着力向上，向心力等于附着力减去重力；最高点，重力向下，附着力向下，向心力为重力加上附着力；在线速度竖直向上或向下时，向心力等于附着力；所以在最低点c处附着力最大最容易飞出去， BD错误C正确。故选C。

10．（2021·北京·高一期末）以下情景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，以便火车成功的转弯

B．汽车通过拱形桥的最高点时对桥的压力小于汽车重力，汽车通过凹形桥的最低点时失重

C．在轨道上飞行的航天器中的物体因为不受重力作用，所以处于“完全失重状态”。

D．洗衣机脱水时利用离心运动把附在衣物上的水甩掉

【答案】D

【解析】A．火车轨道在弯道处设计成外轨高内轨低，靠重力和支持力的合力提供向心力，便于火车转弯，故A错误；B．在拱形桥的最高点，合力方向向下，可知重力大于支持力，则压力小于汽车重力，当汽车过凹面时，加速度方向向上，处于超重，故B错误；C．在轨道上飞行的航天器中的物体处于“完全失重状态”，是因为重力提供其做圆周运动的向心力，并非不受重力，故C错误；D．洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣物上的水分甩掉，故D正确。故选D。

11．平昌冬奥会中武大靖短道500米破世界纪录夺冠，创造了中国男队新历史。如图所示，在过弯时刻，下列说法正确的是（　 　）

A．运动员处于平衡状态

B．冰面对运动员作用力竖直向上

C．冰面对运动员的支持力和重力是一对作用力和反作用力

D．若增大速度，运动员可能做离心运动

【答案】D

【解析】A．运动在过弯，必定由向心加速度，所以运动员不是平衡状态，故A错误；B．冰面给运动员的作用力为支持力和摩擦力的合力，斜向上，故B错误；C．冰面对运动员的支持力和重力是一对平衡力，故C错误；D．运动员进入弯道，若速度过大，摩擦力不足以提供向心力，他就会做离心运动，故D正确。故选D。

12．（2021·广东·金山中学高一期中）建筑工地上有一种小型打夯机，其结构原理如图所示，一个质量为M的支架（含电动机）上有一根长为L的轻杆，一端固定一个质量为m的铁块（视为质点），另一端固定在电动机的转轴上。电动机带动铁块在竖直平面内做匀速圆周运动，当转动的角速度达到一定数值时，支架抬起然后砸向地面，从而起到夯实地基的作用。若重力加速度为g，空气阻力不计，则（　　）

A．铁块转动到最低点时处于失重状态

B．铁块转动到最高点时所受弹力大小一定不为零

C．若使支架离开地面，则电动机的角速度

D．若使支架离开地面，则电动机的角速度

【答案】D

【解析】A．铁块转动到最低点时，有竖直向上的加速度，故杆对铁块的拉力大于其所受的重力，铁块处于超重状态，故A错误；B．铁块转动到最高点时所受弹力大小可以为零，此时角速度

解得

故B错误；CD．铁块转动到最高点时对支架有向上的拉力使其离开地面，支架刚离开地面时，对铁块的拉力

T=Mg

其转动到最高点时，由牛顿第二定律可得

解得

所以若使支架离开地面，则电动机的角速度，故D正确C错误。故选D。

二、多选题

13．如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B，质量都为 m，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为，两物体与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是（　　）

A．此时细线张力为 B．此时圆盘的角速度为

C．此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆心 D．此时烧断细线，A和B都将做离心运动

【答案】BD

【解析】ABC．两物块A和B随着圆盘转动，角速度相同，根据

可知B的半径比A的半径大，所以B所需向心力大，绳子拉力相等，所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B的最大静摩擦力方向指向圆心，A的最大静摩擦力方向指向圆外，根据牛顿第二定律，对A有

对B有

联立解得

故B正确，AC错误；D．若此时剪断绳子，B的摩擦力不足以提供所需的向心力，B将会做离心运动，此时A所需要的向心力将角速度代入可求得

由此可知A的摩擦力也不足以提供所需的向心力，A也将会做离心运动，故D正确。故选BD。

14．（2021·陕西金台·高一期中）下面说法中不正确的是（　　）

A．汽车转弯时要减速是为了防止离心现象的产生

B．物体受到变化的合力作用时，它的速度大小一定改变

C．两个分运动是匀速直线运动，那么它们的合运动也一定是匀速直线运动

D．合运动的速度一定比每一个分运动的速度大

【答案】BD

【解析】A．汽车转弯时若速度过大，需要的向心力就大，当合外力不足以提供向心力时物体做离心运动，所以汽车转弯时要限制速度是为了防止汽车做离心运动，故A正确，不符合题意；B．物体受到变化的合力作用时，它的速度大小可以不改变，比如匀速圆周运动，故B错误，符合题意；C．只要两个分运动是匀速直线运动，那么合运动也一定是匀速直线运动，原因是没有加速度。故C正确，不符合题意；D．合运动的速度可能比分运动的速度大，可能比分运动的速度小，可能与分运动的速度相等。故D错误，符合题意。故选BD。

15．（2021·陕西·西安市第三中学高一期中）如图所示，用一根长为的细线，一端系一质量为的小球（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，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，取。则下列说法正确的是（　　）

A．当时，

B．当时，

C．当时，

D．当时，细绳与竖直方向间夹角等于45

【答案】AC

【解析】当小球对圆锥面恰好没有压力时，设角速度为，则有

解得

AB．当，小球紧贴圆锥面，则

代入数据整理得

A正确，B错误；CD．当，小球离开锥面，设绳子与竖直方向夹角为，则

解得

，

C正确，D错误；故选AC。

16．（2021·广东·高一期中）港珠澳大桥有一段半径约为的圆弧形弯道，路面水平，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为正压力的0.8倍，下雨时路面被雨水淋湿，路面对轮胎的径向最大静摩擦力变为正压力的0.4倍，若汽车通过圆弧形弯道时做匀速圆周运动，汽车可视为质点，取重力加速度，则（　　）

A．汽车以20m/s的速率通过此圆弧形弯道时的向心加速度约为

B．汽车以20m/s的速率通过此圆弧形弯道时的角速度为

C．晴天时，汽车以30m/s的速率可以安全通过此圆弧形弯道

D．下雨时，汽车以15m/s的速率通过此圆弧形弯道时将做离心运动

【答案】AC

【解析】AB．汽车通过此圆弧形弯道时做匀速圆周运动，轨道半径，向心加速度为

角速度

故A正确，B错误；C．以汽车为研究对象，当路面对轮胎的径向摩擦力指向内侧且达到径向最大静摩擦力时，此时汽车的速率为安全通过圆弧形弯道的最大速率 ，设汽车的质量为m，在水平方向上根据牛顿第二定律得

在竖直方向上有

径向最大静摩擦力为正压力的0.8倍，即

以上三式联立解得

所以晴天时汽车以30m/s的速率可以安全通过此圆弧形弯道，故C正确；D．下雨时，路面对轮胎的径向最大静摩擦力变为正压力的0.4倍，有

15m/s<21.9m/s

所以汽车可以安全通过此圆弧形弯道，且不做离心运动，故D错误。故选AC。

三、解答题

17．（2021·浙江·高一期中）某游戏设施部分水平轨道如图所示，由两个半圆形和组成的细圆管轨道固定在水平桌面上（圆半径比细管内径大得多），轨道内壁光滑。已知部分的半径部分的半径。弹射装置将一质量的小球（可视为质点）以水平初速度从A点沿切线弹入轨道，小球从C点离开轨道进入下一部分，不计空气阻力，取。求：

（1）小球经过B点前后的向心加速度分别为多大？

（2）小球经过A点时，细圆管对小球的作用力大小。

【答案】（1）40m/s2，80m/s2；（2）

【解析】（1）轨道内壁光滑，AB两点处的动能大小相同，速度大小相同，过B点前向心加速度为

过B点后向心加速度为

（2）小球经过A点时，细圆管对小球提供竖直方向的支持力和水平方向向心力，则

细圆管对小球的合力为

18．如图所示，AB为竖直转轴，细绳AC 和BC 的结点C系一质量为m的小球，两绳能承担的最大拉力均为2mg。当AC和BC均拉直时，，。ABC能绕竖直轴AB匀速转动，因而C球在水平面内做匀速圆周运动。当小球的线速度增大时，两绳均会被拉断，求：

(1)哪根绳最先被拉断，被拉断时的线速度v1；

(2)另一根绳被拉断时的速度v2。（已知，，）

【答案】(1)BC先断，；(2)

【解析】(1)当绳子拉直时，线速度再增大时，不变，而增大，所以BC绳先断，当时，根据向心力公式得

解得

(2)当BC线断后，小球线速度继续增大，当时，AC也断。设此时AC线与竖直方向夹角，则有

代入数据解得

，