高中物理第3章圆周运动第2节科学探究：向心力课后练习含解析鲁科版必修第二册

科学探究：向心力考点一向心力1．(2020·辽宁阜新第二高级中学月关于向心力的下列说法正确的( A．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B．向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，不能够改变速度的大小C．做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心，所以是恒力D．做匀速圆周运动的物体其向心力可以改变线速度的大小[物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物体本身产生的，故A向，故BC2.(2020·A．受到4个力的作用B．所需的向心力由重力提供C．所需的向心力由弹力提供D．所需的向心力由静摩擦力提供3A受的重力与摩擦力平衡，弹力提供向心力，故选项C、D3．如图所示，在水平转动的圆盘上，两个完全一样的木块A、B一起随圆盘做匀速圆周运动，转动的角速度为，已知木块B到圆盘中心O的距离为rA

r，则两木块的向心力B之比( )A．r∶r B．r∶rA B B AC．2∶2 ．∶2A B B AA[木块B在绕O点转动的过程中，是木块与圆盘间的静摩擦力提供了向心力，因两木块旋转的角速度ω等大，质量一样，由向心力公式＝mr2得F＝mr，Fmr，解F∶F＝r∶r，故A

A A B BA B A B-1-考点二向心加速度4．(2020·黑龙江哈尔滨三十二中期一小球做匀速圆周运动，运动半径为向心速度为则( )R小球的角速度aR小球运动的周期a小球在时间t内通过的路程aRtR小球在时间t内转过的角度ta2

a得小球在时间t内转过的角度

aRa4π2

R 2D错误；由

＝2，得小球运动的周期＝2π

a，B正确；由a＝R，得小球的线速度大小v＝aR，所以时间t内通过的路程s＝taR，C错误。]5．如图所示，两轮压紧，通过摩擦传动(不打滑)，已知大轮半径是小轮半径的2倍，E为大轮半径的中点、D分别是大轮和小轮边缘的一点，则、D三点向心加速度大小系正确的( )A．a＝a＝2a B．a＝2a＝2aC D EaC．a＝D＝2a

C D EaD．a＝D＝aC 2 E

C 2 EaE两点的角速度相等，由2，有＝，即a＝2a；两轮边缘点a C EE2 a1 1的线速度大小相等，由a＝r，有a＝a，故Ca2 C 2D6.如图所示，四辆相同的小“自行车”固定在四根水平横杆上，四根杆子间的夹角均保持90°不变，且可一起绕中间的竖直轴转动。当小“自行车”的座位上均坐上小孩并一起转动时，他们的()A．角速度相同 B．线速度相同-2-C．向心加速度相同 D．所需向心力大小相同[小自行车在转动过程中，转动的周期相等，因此角速度相同，选项A正确；根据v＝rω可知，线速度大小相等，但方向不同，所以选项B错误；根据＝r2可知，向心加速度大小相等，但是方向不同，在时刻变化，所以选项C错误；由于不知道小朋友的质量关系，所以根据F＝mr2可知，向心力大小关系不确定，选项D向7．(2020·全国卷Ⅰ)如图所示，一同学表演荡秋千，已知秋千的两根绳长均为10m，该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下时，速度大小为8m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约( )A．200NC．600N

B．400ND．800N[该同学身高相对于秋千的绳长可忽略不计，可以把该同学看成质点。当该同学荡到m2LB如图质量相同的钢球①②分别放在B盘的边缘B两盘的半径之比为、b分别是与A盘、B盘同轴的轮、b轮半径之比为1∶2。当、b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、②受到的向心力大小之比( )A．2∶1 B．4∶1 D、Brrωωb轮的半A B A Brr，这两个轮的转动角速度为ω、ω、bAB盘同轴的a b a b轮，所以有ω＝ω＝ω，又因为b两轮在同一皮带带动下匀速转动，所以两轮的线A a B

ωr2 ω2

m2rr＝ωr

＝根据公式m2r可得1＝ AAaa bb

ωr1 ω1

2rr8

b a B

2 BB＝A，故选Dr1BB某同学做验证向心力与线速度关系的实验。装置如图所示，一轻质细线上端固定在拉力传感器上，下端悬挂一小钢球。钢球静止时刚好位于光电门中央。主要实验步骤如下：-3-①用游标卡尺测出钢球直径d；②将钢球悬挂静止不动，此时力传感器示数为F，用米尺量出线长1③将钢球拉到适当的高度处释放，光电门计时器测出钢球的遮光时间为t，力传感器示数的最大值为F；2已知当地的重力加速度大小为g，请用上述测得的物理量表示：钢球经过光电门时的线速度表达式向心力表达式

2＝m＝ ；向 R钢球经过光电门时的所受合力的表达式F＝ ；合[解析](1)钢球的直径为d，铜球通过光电门时间为t，故钢球经过光电门的线速度vd d 2 F2＝。，半径，所以F＝m＝ 1 。t 1 2

向 R 2g＋2(2)根据受力分析，F，当钢球到达光电门时，钢球所受的合力等于－F。1

1 2 2d F2[答案](1) 1 (2)F－Ft 2 12g2＋2多选)(2019·江苏高)如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周动。座舱的质量为运动半径为角速度大小为重力加速度为则座( )2πRA．运动周期为ωΒ.线速度的大小为ωRC．受摩天轮作用力的大小始终为D．所受合力的大小始终为mRBD[本题考查匀速圆周运动相关物理量的计算。根据角速度的定义式ωΔθ＝Δt可知，-4-ω2π

T2π

v＝T＝ωA＝所以座舱的线速度大小为v＝ωR，选项B正确；匀速圆周运动的向心加速度始终指向圆心，座舱在最低点时，向心加速度竖直向上，座舱超重，所受摩天轮作用力大于重力，选项C错误；做匀速圆周运动的物体所受合力提供向心力，即座舱所受合力的大小始终为Fn选项D正确。]11．LOL2钉子后的瞬间，( )A．小球的角速度突然增大B．C．D．小球的向心加速度不变AC2倍，A正确，2错误；由a＝r知，小球的向心加速度变为原来的2倍，C正确，D错误。]飞机起飞时，飞行员处于超重状态，即飞行员对座位的压力大于他所受的重力，这甚至晕厥，飞行员可以通过加强训练来提高自己的抗荷能力，如图所示是离心实验器的原理图，可以用离心实验器来研究过荷对人体的影响，测试人的抗荷能力。离心实验器转动时，被测试者做匀速圆周运动，若被测试者所受重力为，现观察到图中的直线30°角。求：(1)被测试者做匀速圆周运动时所需向心力为多大？(2)被测试者对座位的压力为多大？[解析]被测试者做匀速圆周运动所需的向心力由他受的重力和座位对他的支持力的合-5-力提供，对其受力分析如图所示。做匀速圆周运动需要的向心力为F＝Gcot30°＝。向G座位对他的支持力为sin30°由牛顿第三定律可知他对座位的压力大小也为[答案](1)3G(2)2Gcm处放置一小物块其质量为kg，A与圆盘间相互作用的静摩擦力的最大值为其重力的k何？

ω＝2rad/sA与圆盘间的静摩擦力为多大？方向如1欲使物块A与圆盘间不发生相对滑动，则