物理2 向心力练习题

这是一份物理2 向心力练习题，共12页。试卷主要包含了2向心力 课时作业6，04 mB．0等内容，欢迎下载使用。
2020-2021学年人教版（2019）必修第二册6.2向心力 课时作业6（含解析）  1．一圆盘可绕通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动。在圆盘上放置一小木块A，它随圆盘一起做加速圆周运动，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，摩擦力的方向与木块运动方向相反C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的法向分力提供向心力2．如图所示，在竖直平面内，直径为R的光滑半圆轨道和半径为R的光滑四分之一圆轨道水平相切于O点，O点在水平地面上．可视为质点的小球从O点以某一初速度进入半圆，刚好能通过半圆的最高点A，从A点飞出后落在四分之一圆轨道上的B点，不计空气阻力，g=10m/s2．则B点与O点的竖直高度差为A． B．C． D．3．如图所示，在匀速转动的水平圆盘上有两个质量相同的物块P和Q两物块均可视为质点，它们随圆盘一起做匀速圆周运动，线速度大小分别为和，摩擦力大小分别为和，下列说法中正确的是A． B．C． D．4．“辽宁舰”质量为，如图是“辽宁舰”在海上转弯时的照片，假设整个过程中辽宁舰做匀速圆周运动，速度大小为20m/s，圆周运动的半径为1000m，下列说法中正确的是A．在A点时水对舰的合力指向圆心B．在A点时水对舰的合力大小约为C．在A点时水对舰的合力大小约为D．在点时水对舰的合力大小为0 5．2017年7月23日，在第13届莫斯科航展上“俄罗斯勇士”飞行表演队完成了倒飞筋斗的动作。现将其简化成如图所示的光沿的板(飞机)和小球(飞行员)，让小球在竖直面内始终与板相对静止且做匀速圆周运动。A为圆周的最高点，C为最低点，B,D与圆心O等高，且此时板与水平面成θ角。设小球的质量为m，做圆周运动半径为R, 线速度为v，重力加速度为g，下列说法正确的是A．小球通过C处时向心力与小球通过A处的向心力大小相等B．小球在C'处受到板的弹力比在A处大5mgC．在B、D两处板的倾角与小球的运动速度v应满足tanθ=D．小球在B、D两处受到板的弹力为N=6．如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动．座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱A．运动周期为B．线速度的大小为ωRC．受摩天轮作用力的大小始终为mgD．所受合力的大小始终为mω2R7．如图所示，在水平转台上放一个质量M＝2 kg 的木块，它与转台间最大静摩擦力Fmax＝4.0 N，绳的一端系在木块上，穿过转台的中心孔O(孔光滑，忽略小滑轮的影响)，另一端悬挂一个质量m＝1.0 kg 的物体，当转台以角速度ω＝5 rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可能是(g取10 m/s2，M、m均视为质点)(　　)A．0.04 m B．0.08 mC．0.16 m D．0.28 m8．两根长度不同的细线下面分别悬挂两个完全相同的小球A、B，细线上端固定在同一点，绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动．已知A球细线跟竖直方向的夹角为30°，B球细线跟竖直方向的夹角为60°，下列说法正确的是A．小球A和B的角速度大小之比小球的1：1B．小球A和B的线速度大小之比为1:3C．小球A和B的向心力大小之比为1：1D．小球A和B所受细线拉力大小之比为1：9．如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给小球（直径略小于管内径）一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为v，已知重力加速度为g , 则下列叙述中正确的是（　　）A．v的极小值为B．v由零逐渐增大的过程中，轨道对球的弹力先减小再增大C．当v由值逐渐增大的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐增大D．当v由值逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐减小10．上海磁悬浮线路最大转弯处的半径达到8000m，近距离用肉眼看几乎是一条直线，而转弯处最小半径也达到1300m，一个质量为50kg的乘客坐在以速率不变的行驶的车里，随车驶过半径为2500m的弯道，下列说法正确的是A．乘客受到的向心力大小约为200 NB．乘客受到的向心力大小约为539 NC．乘客受到的向心力大小约为300 ND．弯道半径设计越大可以使乘客在转弯时越舒适  11．现在有一种叫做“魔盘”的娱乐设施（如下图）.“魔盘”转动很慢时，盘上的人都可以随盘一起转动而不至于被甩开.当盘的转速逐渐增大时，盘上的人便逐渐向边缘滑去，离转动中心越远的人，这种滑动的趋势越厉害.设“魔盘”转速为6 r/min，一个体重为 30 kg 的小孩坐在距离轴心 1 m 处（盘半径大于 1 m ）随盘一起转动（没有滑动）.这个小孩受到的向心力的大小为______________N，这个向心力是由________________力提供的？  12．在“探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系”的实验中．（1）如图所示，A、B都为钢球，图中所示是在研究向心力的大小F与______的关系． A．质量m        B．角速度ω      C．半径r（2）如图所示，若图中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______A．1∶4    B．4∶1    C．1∶2     D．2∶113．一实验小组利用数字实验系统探究圆周运动中向心力与角速度、半径的关系．他们让一砝码做半径r=0.08m的圆周运动，通过数字实验系统测得到若干组向心力F和对应的角速度ω，做出F﹣ω的关系图象如图甲所示．（1）通过分析图象，猜测F与ω2可能成正比．为进一步证实猜测，可做________关系图象来验证．    （2）将砝码做圆周运动的半径r分别调整为0.04m、0.12m，在一个坐标系中又得到两条F﹣ω图象，如图乙所示．做一条平行于纵轴的辅助线，观察________和________的比值，得到力F和半径r成正比的结论． 14．如图所示，装置BO′O可绕竖直轴O′O转动，可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点，装置静止时细线AB水平，细线AC与坚直方向的夹角θ＝37°.已知小球的质量m，细线AC长为l，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，重力加速度g，求(1)当细线AB拉力的大小等于小球重力的一半时，该装置绕OO′转动的角速度的大小.(2)当细线AB的拉力为零时，该装置绕OO′轴转动的角速度的最小值.15．如图所示，P点位于悬挂点正下方的地面上，质量m的小球用细线拴住，线长l，细线所受拉力达到2mg时就会被拉断．当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断，此时小球距水平地面的高度h，求1）细线被拉断瞬间小球的速度大小？2）小球落地点到P点的距离？
参考答案1．D【解析】【详解】A. 木块A受重力、支持力和静摩擦力作用，选项A错误；B. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的法向分力提供向心力，则摩擦力的方向与木块运动方向不是相反的，选项B错误；C. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，因物体做加速圆周运动，则摩擦力的法向分量指向圆心，选项C错误；D. 木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的法向分力提供向心力，切向分量使物体加速，选项D正确.2．D【详解】小球刚好通过A点，则在A点重力提供向心力，则有：，解得：；从A点抛出后做平抛运动，则水平方向的位移x=vt，竖直方向的位移h=gt2，根据几何关系有：x2+h2=R2解得：，则B点与O点的竖直高度差为，故D正确，ABC错误．3．A【详解】同轴传动角速度相等，故ωp=ωq，由于rp＜rQ，根据v=rω，有vp＜vQ，故CD错误；由于rp＜rQ，根据F=mrω2可知Fp＜FQ，故A正确，B错误；故选A．4．B【分析】辽宁舰转弯时受重力、水的浮力以及水指向圆心方向的推力作用，推力做为向心力，结合力的合成知识求解水对舰的合力大小.【详解】A．在A点时，水对舰有向上的浮力大小等于舰的重力，同时有指向圆心方向的水的推力，两个力的合力方向斜向上方向，选项A错误；BCD．水对舰的合力大小约为，选项B正确，CD错误；故选B.5．ACD【详解】A.小球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动，小球通过C处时向心力与小球通过A处的向心力大小相等，选项A正确;B.对小球在A、C两处受力分析，分别由圆周运动的特点得+mg=，-mg=联立=2mg，故B错误；C.木板对小球的支持力和小球得重力的合力提供水平方向的向心力；板与水平方向的夹角为，有力的矢量合成可知tan故C正确；D.对小球在B、D两处受力分析，可得支持力在竖直方向的分力与重力相等，水平方向分力提供向心力；N=故D正确。6．BD【详解】由于座舱做匀速圆周运动，由公式，解得：，故A错误；由圆周运动的线速度与角速度的关系可知，，故B正确；由于座舱做匀速圆周运动，所以座舱受到摩天轮的作用力是变力，不可能始终为，故C错误；由匀速圆周运动的合力提供向心力可得：，故D正确．7．CD【分析】根据题意分析可知，本题考查圆周运动有关知识，根据圆周运动的规律方法，运用向心力方程、静摩擦力特点等，进行求解．【详解】物体的摩擦力和绳子的拉力的合力提供向心力，根据向心力公式得：解得：，当时，；当时，，所以，故CD正确，AB错误8．ABD【详解】AB．根据得，角速度，线速度，可知角速度之比为1：1，线速度大小之比为1：3，故AB正确；C．小球A做圆周运动的向心力，小球B做圆周运动的向心力，可知，小球A、B的向心力之比为1：3，故C错误；D．两球在水平面内做圆周运动，在竖直方向上的合力为零，由，，则，故D正确． 9．BC【详解】由题可知，v的极小值为0，选项A错误；当v的范围在0-范围内逐渐变大时，根据可知，FN逐渐减小；当v在大于范围内逐渐变大时，根据可知，FN逐渐变大； 故选项BC正确，D错误；故选BC.10．AD【详解】ABC．，乘客所受的向心力故A正确，BC错误；D．根据知，R越大，向心力越小，车厢对乘客的作用力越小，乘客越舒适，故D正确．故选AD．11．11.8 N    小孩与盘之间的静摩擦力    【详解】小孩随“魔盘”转动做匀速圆周运动，其向心力由小孩与盘之间的静摩擦力提供，向心力的大小为：12．B    D    【详解】(1) 变速轮塔半径不同，两轮转动的角速度不同，两球的角速度不同，AB两球的质量相等、转动半径相同；则图中所示是在研究向心力的大小F与角速度ω的关系．故B项正确，AC两项错误．(2) AB两球的质量相等、转动半径相同，两个小球所受向心力的比值为1∶4，据可得，两球转动的角速度之比为1∶2．变速轮塔用皮带连接，轮塔边缘上点的线速度大小相等，据可得，与皮带连接的变速轮塔相对应的半径之比为2∶1．故D项正确，ABC三项错误．13．（1）F﹣ω2    （2）力；    半径    【解析】【详解】（1）[1]．通过对图象的观察，兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比．可以通过进一步的转换，通过绘出F与ω2关系图象来确定他们的猜测是否正确，如果猜测正确，做出的F与ω2的关系式应当为一条倾斜直线；（2）[2][3]．在证实了F∝ω2之后，他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m，又得到了两条F﹣ω图象，做一条平行于纵轴的辅助线，是为了保持参量ω不变，可以得出力与半径之间的关系．观察和图象的交点中力的数值之比是否为1：2：3，如果比例成立则说明向心力与物体做圆周运动的半径成正比．【点睛】在探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系时，应当应用控制变量法，先保证圆周运动的半径不变，探究向心力与角速度之间的关系，然后保持角速度不变，更换半径继续探究向心力与半径之间的关系，最后可以得到向心力与角速度与半径的关系式．14．(1)；(2) 【详解】(1) 根据牛顿第二定律得： 解得：；(2) 由题意，当ω最小时，绳AC与竖直方向的夹角受力分析，如图，则有 解得：．15．(1) v=  (2) x=【详解】（1）当细线恰断时有：2mg－mg=m    解得： （2）断后小球做平抛运动：h= gt2，x=v0t由（1）得：t= 所以：x=