物理人教版 (2019)第六章 圆周运动2 向心力课后作业题

这是一份物理人教版 (2019)第六章 圆周运动2 向心力课后作业题，共12页。试卷主要包含了2 向心力，3m/s等内容，欢迎下载使用。

6.2 向心力


一、单选题


1．甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相同时间里甲转过60°角，乙转过45°角．则甲、乙两物体的向心力之比为( )


A．1∶4B．2∶3C．4∶9D．8∶9


【答案】C


【解析】


相同时间里甲转过60°角，乙转过45°角，根据角速度定义可知甲、乙的角速度之比为ω1：ω2=4：3，由题意r1：r2=1：2，m1：m2=1：2，根据公式式F向=mω2r，可得：F1：F2=m1ω12r1：m2ω22r2=4：9，故C正确，ABD错误。


2．洗衣机的脱水桶如图所示，在甩干衣服时，脱水桶绕竖直轴高速转动，衣服紧贴脱水桶侧壁随之转动，则衣服做圆周运动的向心力由





A．衣服所受的静摩擦力提供


B．衣服所受重力和摩擦力的合力提供


C．衣服对桶壁的弹力提供


D．桶壁对衣服的弹力提供


【答案】D


【解析】体做匀速圆周运动的向心力由合力提供，衣服受重力、桶壁的支持力和静摩擦力，重力和静摩擦力平衡，桶壁对衣服的支持力即弹力，提供衣服做圆周运动的向心力，D正确．


3．物体做匀速圆周运动时，下列说法中不正确的是( )


A．向心力一定指向圆心


B．向心力一定是物体受到的合外力


C．向心力的大小一定不变


D．向心力的方向一定不变


【答案】D


【解析】


AB．匀速圆周运动的合外力提供向心力，向心力一定指向圆心，选项AB正确，不符合题意；


CD．匀速圆周运动物体的向心力的大小一定不变，方向总是指向圆心，即方向不断变化，选项C正确，不符合题意，选项D错误，符合题意；


故选D。


4．质量一定的物体做半径确定的匀速圆周运动，向心力的大小（ ）


A．与线速度大小成正比B．与线速度大小的平方成正比


C．与角速度大小成反比D．与角速度大小的平方成反比


【答案】B


【解析】


根据向心力公式，所以正确答案为与线速度大小的平方成正比，所以答案为B


5．在水平面上，小猴拉着小滑块做匀速圆周运动，O点为圆心，能正确地表示小滑块受到的牵引力F及摩擦力的图是


A．


B．


C．


D．


【答案】A


【解析】


：摩擦力Ff应与物体相对运动的方向相反，拉力F与摩擦力的合力提供向心力，符合要求的A选项，A正确．


6．把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动．小球的向心力是由什么力提供的（ ）





A．重力


B．支持力


C．重力和支持力的合力


D．地转偏向力


【答案】C


【解析】


小球在漏斗壁上做水平面内的匀速圆周运动，由于漏斗壁光滑，所以壁对小球没有摩擦力，只有支持力，所以小球只受重力、支持力的作用，其受力如图：





小球在一水平面内做匀速圆周运动，向心力即合外力等于支持力在水平方向的分量；或者说是重力与支持力的合力；故选C．


7．下列说法中正确的是（ ）.


A．做匀速圆周运动的物体，除了受到别的物体对它的作用力外，还一定受到一个向心力的作用


B．做匀速圆周运动的物体所需的向心力不变


C．向心力的方向始终与圆弧的切线方向垂直


D．向心力的方向始终指向圆心，故方向不变


【答案】C


【解析】


A．做匀速圆周运动的物体所受的向心力是物体所受所有力的合力，选项A错误；


B．做匀速圆周运动的物体所需的向心力大小不变，但是方向不断变化，选项B错误；


C．向心力的方向始终与圆弧的切线方向垂直，选项C正确；


D．向心力的方向始终指向圆心，故方向不断变化，选项D错误；


故选C.


8．甲、乙两名溜冰运动员的质量，，面对面拉着弹簧测力计做匀速圆周运动的溜冰表演，如图所示，两人相距，弹簧测力计的示数为，下列判断正确的是（ ）.





A．两人的线速度相同，约为


B．两人的角速度相同，为


C．两人的运动半径相同，为


D．两人的运动半径不同，甲为，乙为


【答案】B


【解析】


两名运动员面对面拉着做匀速圆周运动时，必有一个共同的中心，又因为两人在任一时刻都在同一条通过圆心的直线上，必具有相同的角速度.两人做匀速圆周运动时，弹簧的弹力提供向心力，由牛顿第三定律知：两人的向心力大小相等都为，所以





由此可得








.


根据v=ωr可知


v甲=0.3m/s


v乙=0.6m/s


A．两人的线速度相同，约为，与结论不相符，选项A错误；


B．两人的角速度相同，为，与结论相符，选项B正确；


C．两人的运动半径相同，为，与结论不相符，选项C错误；


D．两人的运动半径不同，甲为，乙为，与结论不相符，选项D错误；


故选B.


9．如图所示，运动员在倾斜的半圆形赛道上做匀速圆周运动。将运动员和自行车看作一个整体，则整体





A．速度不变


B．角速度不变


C．所受合力不变


D．受到重力、支持力、摩擦力和向心力的作用


【答案】B


【解析】


A．速度大小不变，方向变化，则速度变化，选项A错误；


B．角速度不变，选项B正确；


C．所受合力大小不变，方向变化，选项C错误；


D．受到重力、支持力、摩擦力的作用，选项D错误。


二、多选题


10．如图所示，空中飞椅在水平面内做匀速圆周运动，飞椅和人的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，钢绳与竖直方向的夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是





A．运动周期为


B．线速度大小为ωR


C．钢绳拉力的大小为mω2R


D．角速度θ与夹角的关系为gtanθ=ω2R


【答案】BD


【解析】


A．运动的周期：





A错误；


B．根据线速度和角速度的关系：





B正确；


CD．对飞椅和人受力分析：





根据力的合成可知绳子的拉力：





根据牛顿第二定律：





化解得：，C错误，D正确。


故选BD。


11．做匀速圆周运动的物体有关向心力说法正确的是（ ）


A．因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力


B．因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度的大小


C．物体所受的合外力


D．向心力和向心加速度的方向都是不变的


【答案】BC


【解析】


因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，方向不断变化，故向心力不是一个恒力，选项A错误；因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度的大小，只能改变速度的方向，选项B正确；做匀速圆周运动的物体的向心力等于物体所受的合外力，选项C正确；向心力和向心加速度的方向都是不断变化的，选项D错误；故选BC．


12．关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是


A．向心力是使物体做圆周运动的力，是根据力的作用效果命名的


B．向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力或一个力的分力


C．对稳定的圆周运动，向心力是一个恒力


D．向心力的效果是改变质点的线速度大小


【答案】AB


【解析】


【详解】


A．向心力是物体做匀速圆周运动所需要的指向圆心的合外力，它是根据力的作用效果命名的，故A正确；


B．向心力是物体做匀速圆周运动所需要的指向圆心的合外力，所以它可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供，也可以一个力的分力提供，故B正确；


C．向心力是指向圆心的合外力，方向时刻改变，所以它不是一个恒力，故C错误；


D．由于向心力指向圆心，与线速度方向始终垂直，所以它的效果只是改变线速度方向，不会改变线速度大小，故D错误；


故选AB。


三、实验题


13．某班同学在学习了向心力的公式F＝m和F＝mω2r后，分学习小组进行实验探究向心力。同学们用细绳系一纸杯(杯中有30 mL的水)在空中甩动，使纸杯在水平面内做圆周运动(如图乙所示)，来感受向心力。





(1)下列说法中正确的是________。


A．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力不变


B．保持质量、绳长不变，增大转速，绳对手的拉力增大


C．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力不变


D．保持质量、角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力增大


(2)如图甲所示，绳离杯心40 cm处打一结点A,80 cm处打一结点B，学习小组中一位同学用手表计时，另一位同学操作，其余同学记录实验数据。


操作一：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。


操作二：手握绳结B，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。


操作三：手握绳结A，使杯在水平方向每秒运动两周，体会向心力的大小。


操作四：手握绳结A，再向杯中添30 mL的水，使杯在水平方向每秒运动一周，体会向心力的大小。


①操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；


操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；


操作四与一相比较：________相同，向心力大小与________有关；


②物理学中这种实验方法叫________法。


③小组总结阶段，在空中甩动纸杯的同学谈感受时说：“感觉手腕发酸，感觉力不是指向圆心的向心力而是背离圆心的离心力，跟书上说的不一样”，你认为该同学的说法正确吗？答：________。


【答案】)BD 角速度、半径 质量大小 控制变量 不正确，见解析


【解析】


【详解】


（1）[1]．由题意知，根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，有T拉＝mω2r；保持质量、绳长不变，增大转速，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故A错误，B正确；保持质量、角速度不变，增大绳长，根据公式可知，绳对手的拉力将增大，故C错误，D正确。


（2）①[2][3]．根据向心力公式F向＝mω2r，结合牛顿第三定律，则有T拉＝mω2r；


操作二与一相比较：质量、角速度相同，向心力的大小与转动半径大小有关；


操作三与一相比较：质量、半径相同，向心力的大小与角速度的大小有关；


操作四与一相比较：角速度、半径相同，向心力大小与质量大小有关；


②[4]．物理学中这种实验方法叫控制变量法。


③[5]．该同学受力分析的对象是自己的手，但实验中受力分析的对象是纸杯，绳的拉力提供纸杯做圆周运动的向心力，方向指向圆心，绳对手的拉力与“向心力”大小相等，方向相反，背离圆心，故该同学的说法不正确。


14．如图所示，图甲为“向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为俯视图。图中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，且a、b轮半径相同。当a、b两轮在皮带的带动下匀速转动，两质量相同的钢球，1球放在A槽的边缘，2球放在B槽的边缘，它们到各自转轴的距离之比为2:1。





（1）钢球1、2转动的角速度之比_________。


（2）钢球1、2受到的向心力之比为_________ 。


【答案】1:1 2:1


【解析】


【详解】


[1]．皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以va=vb，a轮、b轮半径之比为1：1，共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则ωA=ωB，钢球1、2转动的角速度之比1：1；


[2]．根据题意可知，r1：r2=2：1，根据F=mrω2得向心力之比为：


FA：FB=2：1．





四、解答题


15．如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得转台半径R=0.5m,离水平地面的高度H=0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4m。设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2求：





(1)物块做平抛运动的初速度大小v0；


(2)物块与转台间的动摩擦因数μ。


【答案】(1)1m/s (2)0.2


【解析】


【详解】


(1)物块做平抛运动，在竖直方向上有


在水平方向上有


联立解得：


代入数据得 v0＝1 m/s


(2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有





联立解得：


代入数据得μ＝0.2