课时跟踪检测（十六） 离心现象

6/6课时跟踪检测（十六）离心现象A级——学考达标1.某同学用细绳牵引小沙袋在水平面内做匀速圆周运动，如图所示。不计空气阻力，关于沙袋做圆周运动的向心力大小，下列判断正确的是()A．等于细绳拉力B．大于细绳拉力C．等于细绳拉力与沙袋重力的合力D．大于细绳拉力与沙袋重力的合力解析：选C对沙袋受力分析，受竖直向下的重力、沿绳斜向上的拉力，而沙袋做圆周运动的向心力与沙袋处于同一水平面并指向圆心，所以重力和细绳拉力的合力提供向心力，根据平行四边形定则可知此合力小于细绳拉力，故A、B、D错误，C正确。2．(2023·漳州高一检测)(多选)离心现象有利有弊，有时应利用，有时应防止。如图所示的四种情形中，属于利用离心现象的是()A．甲图：民间艺人在制作棉花糖B．乙图：洗衣机甩干时内筒在高速旋转C．丙图：火车转弯时，不得超速通过D．丁图：高速转动的砂轮不得超过允许的最大转速解析：选AB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A正确；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B正确；火车转弯时，按规定速度通过是为了防止离心现象，故C错误；转速很高的砂轮所需向心力很大，则可能出现断裂，从而出现离心现象，故为了防止离心现象，应使转速不超过允许的最大速度，故D错误。3.如图所示，游乐场的过山车载着游客高速通过竖直圆形轨道。游客能够头朝下脚朝上安全通过轨道最高点而不会掉下来的原因是()A．游客被安全带紧紧绑在座椅上B．游客在最高点受到竖直向上的离心力的作用C．游客在高速通过最高点时需要的向心力大于本身的重力D．游客受到重力、座椅的弹力和向心力的共同作用保持平衡解析：选C离心现象是因为物体所受的力不足以提供向心力，而有远离圆心运动的趋势的现象，不是力的作用，故B错误；向心力是效果力，由某一个力或者某一个力的分力或几个力的合力提供，受力分析时，只能分析性质力，不能分析效果力，故D错误；在过山车做圆周运动的过程中，在最高点不下落的临界条件是：重力等于所需向心力，当所需要的向心力大于重力的时候，重力全部提供为游客做圆周运动的向心力，所以游客不会往下掉，故C正确；游客系上安全带是为了防止过山车出故障时速度减小或停下，导致重力大于所需向心力而掉下来，故A错误。4.(2023·济南高一检测)在牛奶脱脂时，应用的是离心分离术。牛奶中的脱脂奶和奶油(脂肪球)，前者密度大，后者密度小。将牛奶从下方中央的进液口注入离心机，当离心机高速旋转时，脱脂奶和奶油就会被分离，其中靠近中心转轴(转鼓轴)的液体从左侧出液口排出，而靠近转鼓壁的液体从右侧的出液口排出，如图所示。下列判断正确的是()A．右侧的出液口排出的是奶油B．左侧的出液口排出的是密度较小的液体C．降低离心机的转速，牛奶容易脱脂D．提高离心机的转速，牛奶不易脱脂解析：选B由于脱脂奶密度大，容易发生离心运动，所以脱脂奶运动到转鼓壁，沿着转鼓壁出口从右侧的出液口排出；而奶油密度小，不易发生离心运动，所以奶油从左侧的出液口排出，A错误，B正确；降低离心机的转速，牛奶不容易脱脂；只有提高离心机的转速，才能容易实现脱脂，C、D错误。5.如图所示，质量相等的汽车甲和汽车乙，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，汽车甲在汽车乙的外侧。两车沿半径方向受到的摩擦力大小分别为f甲和f乙，以下说法正确的是()A．f甲＜f乙B．f甲＝f乙C．f甲＞f乙D．f甲和f乙的大小均与汽车速率无关解析：选A汽车在水平面内做匀速圆周运动，摩擦力提供其做匀速圆周运动的向心力，即f＝F向＝meq\f(v2,r)，由于m甲＝m乙，v甲＝v乙，r甲＞r乙，即f甲＜f乙，A正确。6.如图所示是摩托车比赛转弯时的情形。转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将向外滑动。对于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是()A．摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力的作用B．摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C．摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑出去D．摩托车将沿其半径方向沿直线滑出去解析：选B摩托车只受重力、牵引力、地面支持力和地面的摩擦力作用，没有离心力，A错误；摩托车正常转弯时可看作是做匀速圆周运动，所受的合力等于向心力，如果向外滑动，说明提供的向心力即合力小于需要的向心力，B正确；摩托车将沿曲线做离心运动，C、D错误。7．(多选)离心沉淀器可以加速物质的沉淀，如图甲是其示意图，试管中先装水，再加入粉笔灰粉末后搅拌均匀，当试管绕竖直轴高速旋转时，两个试管几乎成水平状态，如图乙所示，然后可观察到粉笔灰粉末沉淀在试管的远端。则()A．旋转越快，试管的高度越低B．粉笔灰粉末向试管的远端运动是一种离心现象C．旋转越快，粉笔灰粉末的沉淀现象越明显D．旋转越快，粉笔灰粉末的沉淀现象越不明显解析：选BC对试管整体分析，整体受到的合力提供向心力，设试管中心线与竖直方向夹角为α，则向心力为F向＝mgtanα＝mrω2，当转速增大时，角速度增大，需要的向心力增大，故角度α增大，试管越高，A错误；离心沉淀器是一种离心设备，不同的物质混合，当离心沉淀器工作时，会发生离心现象，B正确；转速越快，所需向心力越大，粉笔灰粉末沉淀越明显，C正确，D错误。8．(2023·青岛学考检测)如图甲所示，汽车通过半径为r的拱形桥，在最高点处速度达到v时，驾驶员对座椅的压力恰好为零。若把地球看成大“拱形桥”，当另一辆“汽车”速度达到某一值时，驾驶员对座椅的压力也恰好为零，如图乙所示。设地球半径为R，则图乙中的“汽车”速度为()A.eq\f(R,r)v B.eq\f(r,R)vC.eq\r(\f(R,r))v D.eq\r(\f(r,R))v解析：选C在题图甲中，设汽车质量为m，汽车到达最高点时由重力提供向心力，有mg＝meq\f(v2,r)，故重力加速度为g＝eq\f(v2,r)，在题图乙中另一辆“汽车”绕着地球做匀速圆周运动，也由重力提供向心力，有m′g＝m′eq\f(v′2,R)，解得“汽车”的速度v′＝eq\r(\f(R,r))v，C正确。9．航母上的舰载机一般采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板AB和上翘甲板BC两部分构成，如图。为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，AB长L1＝150m，BC水平投影L2＝63m，图中C点切线方向与水平方向的夹角θ＝12°(sin12°≈0.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t＝6s到达B点进入BC。已知飞行员的质量m＝60kg，g取10m/s2，求：(1)舰载机水平运动的过程中，飞行员受到的水平力所做功W；(2)舰载机刚进入BC时，飞行员受到竖直向上的弹力N多大。解析：(1)舰载机由静止开始做匀加速直线运动，设其刚进入上翘甲板时的速度为v，则有eq\f(v,2)＝eq\f(L1,t)①根据动能定理，有W＝eq\f(1,2)mv2－0②联立①②式，代入数据，得W＝7.5×104J。③(2)设上翘甲板所对应的圆弧半径为R，根据几何关系，有L2＝Rsinθ④由牛顿第二定律，有N－mg＝meq\f(v2,R)⑤联立①④⑤式，代入数据，得N＝1.1×103N。⑥答案：(1)7.5×104J(2)1.1×103NB级——选考进阶10.雨天在野外骑车时，自行车的后轮轮胎上常会黏附一些泥巴，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解析：选C当后轮匀速转动时，根据向心加速度公式an＝ω2r可得a、b、c、d四个位置的向心加速度大小相等，选项A错误。泥巴做圆周运动，其所受的合力提供向心力，根据F＝mω2r知泥巴在车轮边缘上每一个位置的所需向心力大小相等，当其所受的合力小于所需向心力时做离心运动，即所能提供的合力越小越容易被甩下来。泥巴在最低点c位置时，重力向下，附着力向上，合力等于附着力减重力，泥巴在最高点a位置时，重力向下，附着力向下，合力等于重力加附着力，泥巴在b、d位置时，合力等于附着力，所以泥巴在最低点c位置时合力最小，最容易被甩下来，选项B、D错误，C正确。11.如图所示，一辆厢式货车在水平路面上做转弯测试，圆弧形弯道的半径R＝8m，车轮与路面间的最大径向静摩擦力为车对路面压力的0.8。货车内顶部用细线悬挂一个小球P，在悬点O处装有拉力传感器。车沿平直路面做匀速运动时，传感器的示数F＝4N。重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6。(1)该货车在此圆弧形弯道上做匀速圆周运动时，为了防止侧滑，货车的最大速度vmax是多大？(2)该货车某次在此弯道上做匀速圆周运动，稳定后传感器的示数为F′＝5N，此时细线与竖直方向的夹角θ是多大？货车的速度v′有多大？解析：(1)设货车的总质量为M，转弯时恰好不发生侧滑时，货车有最大速度，有μMg＝eq\f(Mvmax2,R)解得vmax＝8m/s。