新教材同步备课2024春高中物理课时分层作业5向心力新人教版必修第二册

课时分层作业(五)向心力◎题组一对匀速圆周运动向心力的理解1．下列关于向心力的论述中，正确的是()A．物体做圆周运动一段时间后才会受到向心力B．向心力与重力、弹力、摩擦力一样，是一种特定的力，它只有在物体做圆周运动时才产生C．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等力中某一种力，也可以是这些力中某几个力的合力D．向心力既可以改变物体运动的方向，又可以改变物体运动的快慢2．如图所示，内壁光滑的竖直圆桶，绕中心轴做匀速圆周运动，一物块用细绳系着，绳的另一端系于圆桶上表面圆心，且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动，则()A．绳的张力可能为零B．桶对物块的弹力不可能为零C．随着转动的角速度增大，绳的张力保持不变D．随着转动的角速度增大，绳的张力一定增大3．如图所示，圆盘上叠放着两个物块A和B，当圆盘和物块绕竖直轴匀速转动时，物块与圆盘始终保持相对静止，则()A．物块A不受摩擦力作用B．物块B受5个力作用C．当转速增大时，A受摩擦力增大，B受摩擦力减小D．A对B的摩擦力方向沿半径指向转轴◎题组二变速圆周运动与一般曲线运动4．(多选)“S路”曲线行驶是我国驾驶证考试中的一个项目。某次考试过程中，有两名体重相等的学员分别坐在驾驶座和副驾驶座上，并且始终与汽车保持相对静止，汽车在弯道上行驶时可视作圆周运动，行驶过程中未发生打滑。如图所示，当汽车在水平“S路”图示位置处减速行驶时()A．两名学员具有相同的线速度B．两名学员具有相同的角速度C．汽车受到的摩擦力与速度方向相反D．汽车受到的摩擦力指向弯道内侧偏后的方向5．(2021·浙江6月选考)质量为m的小明坐在秋千上摆动，关于他在最高点时状态的描述，下列说法正确的是()A．秋千对小明的作用力小于mgB．秋千对小明的作用力大于mgC．小明的速度为零，所受合力为零D．小明的加速度为零，所受合力为零◎题组三向心力的计算6．甲、乙两名滑冰运动员，在某次滑冰表演时，面对面拉着弹簧测力计做匀速圆周运动(不计冰面的摩擦)，如图所示，m甲＝80kg，m乙＝40kg，两人相距0.9m，弹簧测力计的示数为9.2N。下列判断中正确的是()A．两人的线速度大小相等，约为40m/sB．两人的角速度相同，为6rad/sC．两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6mD．两人的运动半径相同，都是0.45m7．链球运动员在将链球抛掷出去之前，总要双手抓住链条，加速转动几圈，如图所示，这样可以使链球的速度尽量增大，抛出去后飞行更远，在运动员加速转动的过程中，能发现他手中与链球相连的链条与竖直方向的夹角θ将随链球转速的增大而增大，则以下几个图像中能描述ω与θ的关系的是()ABCD8．质量不计的轻质弹性杆P插在桌面上，杆端套有一个质量为m的小球，今使小球沿水平方向做半径为R的匀速圆周运动，角速度为ω，如图所示，则杆的上端受到的作用力大小为()A．mω2RB．mC．mD．不能确定9．如图所示，M能在水平光滑杆上自由滑动，滑杆连架装在转盘上。M用绳跨过在圆心处的光滑滑轮与另一质量为m的物体相连。当转盘以角速度ω转动时，M离轴距离为r，且恰能保持稳定转动。当转盘转速增至原来的2倍，调整r使之达到新的稳定转动状态，则滑块M()A．所需要的向心力变为原来的4倍B．线速度变为原来的1C．半径r变为原来的1D．M的角速度变为原来的110．(多选)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，有两个质量相同的球A和球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，则下列说法正确的是()A．球A的线速度必定大于球B的线速度B．球A的角速度必定大于球B的角速度C．球A的运动周期必定大于球B的运动周期D．球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力11．如图所示，水平转台上有一个质量m＝1kg的小物体，离转台中心的距离为r＝0.5m。求：(1)若小物体随转台一起转动的线速度大小为1m/s，物体的角速度；(2)在第(1)问条件下，物体所受的摩擦力；(3)若小物体与转台之间的最大静摩擦力大小为4.5N，小物体与转台间不发生相对滑动时，转台转动的最大角速度。12．如图所示，一根原长为L的轻弹簧套在光滑直杆AB上，其下端固定在杆的A端，质量为m的小球也套在杆上且与弹簧的上端相连。小球和杆一起绕经过杆A端的竖直轴OO′匀速转动，且杆与水平面间的夹角始终保持为θ＝37°。已知杆处于静止状态时弹簧长度为0.5L，重力加速度大小为g，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)弹簧的劲度系数k；(2)弹簧为原长时，小球的角速度ω0；(3)当杆的角速度ω＝54gL时弹簧的长度课时分层作业(五)12345678910CCBBDACDCBAC1．C[因为有向心力，物体才做圆周运动，A错误；向心力是按作用效果命名的，与重力、弹力、摩擦力等性质不一样，故B错误；向心力可以是重力、弹力、摩擦力等力中某一种力，也可以是某一个力的分力，或者是这些力中某几个力的合力，故C正确；向心力只能改变物体运动的方向，不能改变物体运动的快慢，故D错误。]2．C[当物块随圆桶做圆周运动时，绳的拉力的竖直分力与物块的重力保持平衡，因此绳的张力为一定值，且不可能为零，故C正确，A、D错误；当绳的水平分力提供向心力的时候，桶对物块的弹力恰好为零，故B错误。]3．B[物块A受到的摩擦力提供其向心力，故A错误；物块B受到重力、支持力、A对物块B的压力、A对物块B的沿半径向外的静摩擦力和圆盘对物块B的沿半径向里的静摩擦力，共5个力的作用，故B正确；当转速增大时，A、B所受摩擦力都增大，故C错误；A对B的摩擦力方向沿半径向外，故D错误。]4．BD[两名学员绕同一点做圆周运动，则他们的角速度相等，两名学员离圆心的距离不相等，根据v＝rω可知，他们的线速度大小不相等，故A错误，B正确；摩擦力的一部分分力指向轨迹圆心，提供汽车做圆周运动所需的向心力，摩擦力的另一部分分力与速度方向相反，使汽车减速，所以摩擦力方向不与速度方向相反，而是指向弯道内侧偏后的方向，故C错误，D正确。]5．A[在最高点，小明的速度为0，设秋千的摆长为l，摆到最高点时摆绳与竖直方向的夹角为θ，秋千对小明的作用力为F，则对小明进行受力分析，沿摆绳方向有F－mgcosθ＝mv2l，由于小明的速度为0，则有F＝mgcosθ<mg，沿垂直摆绳方向有mgsinθ＝ma，解得小明在最高点的加速度为a＝gsinθ，所以A正确，B、C、D错误。故选A6．C[甲、乙两人做匀速圆周运动的角速度相同，向心力大小都等于弹簧测力计的弹力，有m甲ω2r甲＝m乙ω2r乙，即m甲r甲＝m乙r乙，且r甲＋r乙＝0.9m，m甲＝80kg，m乙＝40kg，解得r甲＝0.3m，r乙＝0.6m；由于F＝m甲ω2r甲，所以ω＝Fm甲r甲＝9.280×0.3rad/s≈0.62rad/s；线速度v＝ωr，甲、乙的角速度相同，r甲与r乙不相等，则v不相等。故A、7．D[设链条长为L，链球质量为m，链球做圆周运动的向心力是重力mg和拉力F的合力，半径是Lsinθ，向心力Fn＝mgtanθ＝mω2(Lsinθ)，解得ω2＝gLcosθ，故选项D正确，A、B、8．C[小球在重力和杆的作用力下做匀速圆周运动。这两个力的合力充当向心力，指向圆心，如图所示。用力的合成法可得杆的作用力：F＝mg2+F向2＝m2g2+m9．B[转速增加，再次稳定时，M做圆周运动的向心力仍由绳的拉力提供，仍然等于m的重力，所以向心力不变，故选项A错误；转速增至原来的2倍，则角速度变为原来的2倍，D错误；根据F＝mrω2，向心力不变，则半径r变为原来的14，C错误；根据v＝rω，线速度变为原来的12，故B10．AC[对小球受力分析，小球受到重力和支持力，它们的合力提供向心力，如图所示，根据牛顿第二定律，有：F＝mgtanθ＝mv2r，解得：v＝grtanθ，由于球A的转动半径较大，所以球A线速度较大，故A正确；ω＝vr＝gtanθr，由于球A的转动半径较大，则球A的角速度较小，故B错误；周期T＝2πω＝2πrgtanθ，因为球A的半径较大，则周期较大，故11．解析：(1)已知v＝1m/s，r＝0.5m，则由v＝ωr得ω＝vr＝2rad/s(2)小物体随转台一起转动，向心力由转台对小物体的静摩擦力提供，由牛顿第二定律得：物体所受的摩擦力F静＝Fn＝mv2r＝(3)当小物体所受静摩擦力最大时，角速度最大，有Fm＝mωm2r得ωm＝F答案：(1)2rad/s(2)2N(3)3rad/s12．解析：(1)杆处于静止状态时，对小球受力分析，由平衡条件得mgsin37°＝k×(L－0.5L)，解得弹簧的劲度系数k＝6mg5L(2)当弹簧处于原长时，弹簧弹力为零，小球只受重力