高中物理沪科版 (2019)必修 第二册3.4 离心现象及其应用巩固练习

这是一份高中物理沪科版 (2019)必修 第二册3.4 离心现象及其应用巩固练习，共11页。
【优选】3.4离心现象及其应用随堂练习一．填空题1．甲．乙两个质点都作匀速圆周运动，甲的质量是乙的2倍，甲的速率是乙的4倍，甲的圆周半径是乙的2倍，则甲的向心力是乙的______倍2．如图所示，质量为m=0.2kg的小球固定在长为L=0.9m的轻杆的一端，杆可绕O点的水平转轴在竖直平面内转动．（g=10m/s2）当小球在最高点的速度分别为6m/s，球对杆的作用力的大小　   　 N，方向　       　 （填“竖直向下”或“竖直向上”）．  3．一辆载重汽车在丘陵山地上匀速行驶，地形如图，由于车轮太陈旧，途中“放了炮”，你认为在图中的途中A．B．C．D四处中，放炮的可能性最大的是　      　．  4．汽车在水平圆弧弯道上以恒定的速率在20s内行驶20m的路程，司机发现汽车速度的方向改变了30°角。司机由此估算出汽车的速度是____m/s.汽车的向心加速度大小是_______m/s2 (结果保留两位有效数)。5．如图所示，一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无滑动，大轮的半径为10cm，小轮半径为5cm，大轮上的一点S为OP中点，则P．Q．S三点的线速度大小之比为__________。当大轮上S点的线速度是1m/s时，大轮上P点的向心加速度为aP=________m/s2。6．甲．乙两颗人造地球卫星，离地面的高度分别为R和2R（R为地球半径），质量分别为m和3m，它们都绕地球做匀速圆周运动，则（1）它们的周期之比T甲：T乙=　                      　．（2）它们的向心加速度之比a甲：a乙=　   　．（3）它们所受地球的引力之比F甲：F乙=　     　． 7．修建铁路弯道时，为了保证行车的安全，应使弯道的内侧　     　（填“略高于”或“略低于”）弯道的外侧，并根据设计通过的速度确定内外轨高度差．若火车经过弯道时的速度比设计速度小，则火车车轮的轮缘与铁道的　   　（填“内轨”或“外轨”）间有侧向压力． 8．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vA____vB，ωA____ωB，TA ___TB．(填“>”“＝”或“<”) 9．一个玩具小汽车在水平地板上以某一速度匀速行驶时，玩具小汽车对地板的压力大小F1________ (填“等于”或“不等于”)它的重力大小G；当该玩具小汽车以同一速度通过玩具拱形桥最高点时，它对桥面的压力大小F2________(填“大于”或“小于”)它的重力大小G。10．如图所示，质量为M的电动机，飞轮上固定着一个质量为的重物，重物到轴的距离为R，电动机飞轮匀速转动。当角速度为时，电动机恰好不从地面上跳起，则=         ，电动机对地面的最大压力F=             （重力加速度为）。11．如图所示，一辆汽车在水平路面上行驶时对路面的压力　     　（选填“大于”．“等于”或“小于”）汽车所受的重力；通过拱形路面最高处时对路面的压力　   　（选填“大于”．“等于”或“小于”）汽车所受的重力． 12．用一根细绳，一端系住一个质量为m 的小球，另一端悬在光滑水平面上方h处，绳长L大于h，使小球在桌面上做匀速圆周运动。求若使小球不离开桌面，其转速最大值是 ___________.13．如图所示，一细绳长L=1m，上端系在滑轮的轴上，下端拴一质量为m=1kg的物体，滑轮与物体一起以2m/s的速度匀速向右运动，当滑轮碰上固定障碍物B突然停止的瞬间，细绳受到的拉力为_____（g取10m/s2）14．如图所示，一质量为m的物体在半径为R的半圆形轨道上滑行，经过最低点的速度为v，物体与轨道之间的动摩擦因数为μ，则它在最低点时加速度大小为　    　，受到的摩擦力大小为　     　． 15．甲．乙两名溜冰运动员，面对面拉着弹簧秤做匀速圆周运动的溜冰表演，如图所示．已知M甲=80kg，M乙=40kg，两人相距0.9m，弹簧秤的示数为96N．甲人做圆周运动的半径是　     　乙人做圆周的线速度　        　． 16．如图所示，长度为L=0．5m的轻杆，一端固定质量为m=1．0Kg的小球，另一端固定在转动轴O上，小球绕轴在水平面上匀速转动，杆子每隔0．1s转过30o角，小球运动的向心加速度为___________,小球运动的向心力为________________。17．如图所示为皮带转动装置，右边两轮共轴连接，且RA=RC=2RB皮带不打滑，则在A．B．C三轮中的周期TA．TB．TC；线速度vA，vB，vC；角速度ωA．ωB．ωC；频率fA．fB．fC中两两互为相等的　                         　．  18．公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时的运动也可以看做圆周运动．质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为R，则汽车通过桥的最高点时对桥的压力为　           （重力加速度为g）． 
参考答案与试题解析1．【答案】16【解析】【详解】根据知，甲乙的质量比为2：1，甲乙的速率之比为4：1，甲乙的半径之比为2：1，则向心力之比为16：1．故甲的向心加速度是乙的16倍．【点睛】解决本题的关键掌握向心加速度与线速度的关系，以及向心加速度与角速度的关系a=rω2．2．【答案】6，竖直向上． 【解析】【考点】向心力．【分析】根据重力和杆子作用力的合力提供向心力求出杆对球的作用力大小和方向，从而得出球对杆的作用力大小和方向．【解答】解：当小球在最高点的速度为6m/s时，根据牛顿第二定律得，，解得F==6N．杆对球的作用力表现为拉力．所以球对杆的作用力方向竖直向上．故答案为：6，竖直向上．　 3．【答案】C【解析】【考点】向心力．【分析】汽车在丘陵山地做圆周运动，靠径向的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出何处支持力最大，何处放炮的可能性最大．【解答】解：在最高点有：mg﹣N=m，解得N=mg﹣＜mg．在最低点，有：N﹣mg=m，解得N=mg+m＞mg．知C处支持力最大，则C处最可能放炮．故答案为：C 　 4．【答案】        【解析】【来源】上海市交通大学附属中学2018-2019学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】[1]由线速度的公式可得，线速度为：[2]由题意可知，圆弧即为时间内的路程，而对应的圆心角为，由几何知识可知，解得，再由加速度的公式可得向心加速度为5．【答案】        【解析】【来源】上海市徐汇中学2018-2019学年高一下学期期中物理试题 【详解】[1]大轮边缘上的 P 点与小轮边缘上的 Q 点靠传送带传动，则线速度相等，即：而由于P点和S点是同轴传动，故角速度相等：又因为S为OP中点，根据．可知：故：[2]由知，当S点的速度为1m/s时，P点的速度为2m/s根据向心加速度公式有：6．【答案】（1）2：3　（2）9：4　（3）3：4 【解析】【考点】人造卫星的加速度．周期和轨道的关系．【分析】由万有引力提供向心力，求出所给量的表达式，据表达式求比值．【解答】解：（1）由万有引力提供向心力得：T=，则==2：3　　（2）由万有引力提供向心力得：a=，则=　　（3）万有引力：F=，则： =故答案为：（1）2：3　（2）9：4　（3）3：4 7．【答案】略低于；內轨．【解析】【考点】  向心力；37：牛顿第二定律．【分析】火车以轨道的速度转弯时，其所受的重力和支持力的合力提供向心力，当转弯的实际速度大于或小于轨道速度时，火车所受的重力和支持力的合力不足以提供向心力或大于所需要的向心力，火车有离心趋势或向心趋势，故其轮缘会挤压车轮．【解答】解：如果内外轨道等高，火车转弯，靠外轨对车轮向内的挤压提供向心力，这样容易破坏铁轨，不安全，所以应使弯道的内侧略低于弯道的外侧，靠重力和支持力的合力来提供向心力一部分；火车以某一速度v通过某弯道时，内．外轨道均不受侧压力作用，其所受的重力和支持力的合力提供向心力．由图可以得出F合=mgtanθ（θ为轨道平面与水平面的夹角）合力等于向心力，故mgtanθ=m，如果火车以比规定速度稍小的速度通过弯道，重力和支持力提供的合力大于向心力，所以火车车轮的轮缘与铁道的内轨间有侧向压力．故答案为：略低于；內轨． 8．【答案】>    <    =
    【解析】【详解】对任一小球受力分析，受重力和支持力，如图，由重力与支持力的合力提供向心力，则

根据牛顿第二定律，有T=mgtanθ=m=mω2r；则得：v=，ω=；因为A球的转动半径r较大，则有：vA＞vB，ωA＜ωB．Ta=Tb【点睛】解决本题的关键知道小球做匀速圆周运动，靠重力和支持力的合力提供向心力．会通过F合=ma=m比较线速度．角速度的大小．9．【答案】等于    小于    【解析】【来源】湖南省长沙市铁路第一中学2018-2019学年高二下学期期中考试（文)物理试题 【详解】小汽车在水平地板上匀速行驶时，地板的支持力与重力二平衡，则有：，由牛顿第三定律得知，小汽车对地板的压力大小；
小汽车通过玩具拱形桥最高点时，由汽车的重力和桥面的支持力提供汽车的向心力，则，解得：，则得它对桥面的压力大小。10．【答案】；FN=2（M+m）g【解析】试题分析：重物转到飞轮的最高点时，电动机刚要跳起时，重物对飞轮的作用力F恰好等于电动机的重力Mg，即F=Mg．以重物为研究对象，由牛顿第二定律得Mg+mg=mω2R，解得；若以上述角速度匀速转动，重物转到最低点时，则有F′-mg=mω2r，得到F′=mg+mω2r=mg+（M+m）g=（M+2m）g根据牛顿第三定律得，重物对电动机压力大小则为对地面的最大压力，即Mg+（M+2m）g=2（M+m）g．考点：牛顿第二定律．牛顿第三定律的应用【名师点睛】本题是临界问题，关键分析电动机刚要跳起的临界条件，并要灵活选择研究对象．注意牛顿第三定律的应用；中档题11．【答案】等于，小于．【解析】【考点】 向心力；37：牛顿第二定律．【分析】汽车在水平路面上行驶时对路面的压力等于其重力；汽车通过凸圆弧形桥路面顶部时，由汽车的重力和路面的支持力提供汽车的向心力，根据牛顿第二定律求出支持力，再根据牛顿第三定律即可判断．【解答】解：汽车在水平路面上行驶时对路面的压力等于其重力；汽车通过凸圆弧形路面顶部时，由汽车的重力和桥面的支持力的合力提供汽车的向心力，即：mg﹣FN=m解得：FN=mg﹣m有：FN＜mg根据牛顿第三定律可知，汽车对路面的压力为：FN′=FN＜mg．故答案为：等于，小于．　 12．【答案】【解析】试题分析：据题意，由小球受到的重力G和拉力T的合力提供小球做圆周运动的向心力，设小球运动半径为r，则有：mgtanθ=mrw2，据几何关系：tanθ=r/h，据角速度和转速关系为：w=2n，联立以上关系可求得转速n=。考点：本题考查向心力。 13．【答案】14N【解析】【来源】黑龙江省牡丹江市第三高级中学2018-2019学年高一下学期期中考试物理试题 【详解】当滑轮碰上固定障碍物B突然停止的瞬间，物体将做圆周运动，由牛顿第二定律： ，解得14．【答案】：，． 【解析】【考点】 向心力；  摩擦力的判断与计算．【分析】根据向心加速度公式求出最低点的向心加速度大小，结合牛顿第二定律求出支持力的大小，根据滑动摩擦力公式求出摩擦力的大小．【解答】解：物体在最低点的加速度大小a=．根据牛顿第二定律得，N﹣mg=m，解得N=mg+m，则摩擦力的大小f=μN=．故答案为：，． 15．【答案】0.3m；1.2m/s 【解析】【分析】分析甲．乙两名运动员，弹簧秤对各自的拉力提供向心力．根据牛顿第二定律和向心力公式求解．【解答】解：弹簧秤对甲．乙两名运动员的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律得：==96N  ①由于甲．乙两名运动员面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，所以ω甲=ω乙已知 M 甲=80kg，M 乙=40kg，两人相距 0.9m，所以两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6m，根据①得：两人的角速相同，约为2rad/s．根据线速度v=ωr得甲的线速度是0.6m/s，乙的线速度是1.2m/s 故答案为：0.3m；1.2m/s　 16．【答案】    (1).     (2). 【解析】轻杆每0.1s转过30°，则可知，杆的角速度为；小球运动的向心加速度为；小球运动所需要的向心力为 ． 17．【答案】vA=vB；ωB=ωC；TA=TB；fA=fB． 【解析】【考点】线速度．角速度和周期．转速．【分析】利用同轴转动，角速度相同，皮带不打滑，皮带各点的线速度大小相等，由v=ωr知线速度相同时，角速度与半径成反比；角速度相同时，线速度与半径成正比；由a=ωv结合角速度和线速度的比例关系可以知道加速度的比例关系．【解答】解：因为A．B两轮由不打滑的皮带相连，所以相等时间内A．B两点转过的弧长相等，即vA=vB．B与C属于同轴转动，角速度相同，由ω=，知周期相同，频率也相同所以两两相同的物理量为：vA=vB；ωB=ωC；TA=TB；fA=fB．故答案为：vA=vB；ωB=ωC；TA=TB；fA=fB．　 18．【答案】mg﹣m． 【解析】【考点】 向心力； 牛顿第二定律．【分析】以汽车为研究对象，根据牛顿第二定律求出桥面对汽车的支持力，再由牛顿第三定律得到汽车在桥顶处对桥面的压力的大小．【解答】解：以汽车为研究对象，在桥的最高点，由牛顿第二定律得：mg﹣N=m得：N=mg﹣m由牛顿第三定律得车对桥面的压力为：N′=N=mg﹣m．故答案为：mg﹣m．