物理鲁科版必修第二册第2节 科学探究：向心力课时作业(二)

【精挑】第2节科学探究：向心力课时练习

一.单项选择

1.如图所示，“旋转秋千”中的两个座椅A.B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在

旋转圆盘上。不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直中心轴匀速转动时，下列说法

正确的是（）

A.A的线速度比B的大

B.悬挂A.B的缆绳与竖直方向的夹角相等

C.悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的缆绳所受的拉力小

D.A与B的向心加速度大小相等

2.如图所示为一在水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆，已知摆球的质量为如摆线与竖

直方向的角度为明摆线长为心下列说法中正确的是（）

A.摆球受重力.拉力和向心力的作用B.摆线对摆球的拉力提供向心力

C,向心力大小为侬tan"D.线速度大小为人"

3.如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为4m,该同学和秋千踏板的总质

量约为50kg,重力加速度g=10m/s2»绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下

方时，速度大小为饷/s,此时每根绳子平均承受的拉力约为（）

A.100NB.250NC.350ND.700N

4.有一种叫“飞椅”的游乐项目，如图所示，长为工的钢绳一端系着座椅，另一端固

定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度3

匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为。。不计钢绳的重力。

以下说法正确的是（）

A.钢绳的拉力大小为勿o"sin。

mg

B.钢绳的拉力大小为如6

C.如果角速度足够大，可以使钢绳成水平拉直

D.两个体重不同的人，摆开的夹角。一样大

5.如图所示，两根长度相同的细绳连接着两个相同的小球，在光滑水平面上绕竖直轴0

匀速圆周转动，两根绳子保持在一条直线上，则两根绳子中的弹力6和巴之比为（）

C.3：2D.3：1

6.如图所示，汽车正在水平路面上转弯，且没有发生侧滑。下列说法正确的是（）

A.汽车转弯时由车轮和路面间的静摩擦力提供向心力

B.汽车转弯时由汽车受到的重力与支持力的合力提供向心力

C.汽车转弯时由车轮和路面间的滑动摩擦力提供向心力

D.汽车转弯半径不变，速度减小时，汽车受到静摩擦力可能不变

7.小球a.。分别通过长度相等的轻绳拴在。点，给a.方恰当速度，使两小球分别在

不同水平面内做匀速圆周运动，8与竖直方向夹角为60°,而与竖直方向夹角为30°,

则a做圆周运动的周期与6做圆周运动的周期之比为（）

8.“旋转纽扣”是一种传统游戏。如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股细绳拧在

一起，然后用力反复拉绳的两端，纽扣正转和反转会交替出现。拉动多次后，纽扣绕其

中心的转速可达50r/s,此时纽扣上距离中心1cm处的点向心加速度大小约为（）

9.如图所示，a.b两物体放在圆盘上，其质量之比是1：2,a.b两物体到圆心的距离

之比是2：3,圆盘绕圆心做匀速圆周运动，两物体相对圆盘静止，a.b两物体受到的

静摩擦力之比是（）

10.如图所示，质量为〃的小环套在竖直平面内半径为〃的光滑大圆环轨道上做圆周运

动。小环经过大圆环最高点时，下列说法错误的是（）

A.小环对大圆环的压力可以等于0g

B.小环对大圆环的拉力可以等于/*

C.小环的线速度大小不可能小于回H

D.小环的向心加速度可以等于g

11.如图所示，一质量为卬的人在水平路面上骑着质量为〃的自行车，在水平面内做半

径为彳的匀速圆周运动。由于圆周运动的半径较大，人和车都可以视为质点，自行车

的线速度大小为右重力加速度大小为g,则自行车对人的作用力大小为（）

A.RB.

12.小明同学放假回到家里，给他3岁的妹妹带了一块巧克力，不过他并没有直接给她，

而是将巧克力放在伸开的手掌里在竖直平面内做匀速圆周运动，叫妹妹去抓，将其简化

为如图所示的模型，下方方块为手掌，上方方块为巧克力，则手掌在aAd四个位置时

（a£与圆心。在同一水平线上，cd与圆心。在同一竖直平线上），下列说法正确的是

（）

A.在a位置时，巧克力对手掌的压力大于巧克力的重力

B.在6位置时，巧克力靠静摩擦力提供向心力

C.在c位置时，巧克力靠静摩擦力提供向心力

D.在d位置时，巧克力处于失重状态

13.在医学研究中，常常用超速离心机分离血液中的蛋白。如图所示，用极高的角速度

旋转封闭的玻璃管一段时间后，管中的蛋白会按照不同的属性而相互分离.分层，且密

度大的出现在远离转轴的管底部。已知玻璃管绕转轴匀速转动时，管中两种不同的蛋白

P.Q相对于转轴的距离分别为r和2r,则（）

A.蛋白P受到的力有重力浮力和向心力

B.蛋白P和蛋白Q的角速度之比为1：2

C.蛋白P和蛋白Q的向心加速度之比为1：2

D.蛋白P和蛋白Q的向心力之比为1：2

14.如图所示，在光滑水平面上，质量为勿的小球在细线的拉力作用下，以速度丫做半

径为r的匀速圆周运动。小球所受向心力的大小为（）

m-tn—

A.rB.rC.my'rD.mvr

15.C919中型客机全称C0MACC919,是我国首款按照最新国际适航标准，具有自主知识

产权的干线民用飞机，由中国商用飞机有限责任公司研制，当前己有6架C919飞机完

成取证试飞工作，预计2021年正式投入运营。如图所示的是C919客机在无风条件下，

飞机以一定速率/在水平面内转弯，如果机舱内仪表显示机身与水平面的夹角为6,转

弯半径为r,那么下列的关系式中正确的是（）

v2v2tan0v

A.gtan。B.gtan夕cgD.gtan。

参考答案与试题解析

1.【答案】C

【解析】

A.A.B两个座椅具有相同的角速度，根据题图及公式

v=cor

可知，A的运动半径小，A的线速度就小，故A错误；

B.任一座椅，受力如图所示

由缆绳的拉力与座椅的重力的合力提供向心力，则

mgtan0^marr

得

八公2丁

tan0------

g

A的半径r较小，A.B的角速度u相等，可知悬挂A的缆绳与竖直方向夹角较小，故

B错误；

C.由图可知

4=反

COS。

悬挂A的缆绳与竖直方向夹角较小，拉力较小，故C正确；

D.根据

因为A.B角速度相等，而A的运动半径小，则A的向心加速度较小，故D错误.

故选Co

2.【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A.向心力是效果力，是由其他力提供的，不能说受到向心力的作用，故A错

误；

B.摆线对摆球的拉力的水平分力提供向心力，故B错误；

C.对摆球，根据竖直方向平衡条件有

Tcos0=mg

水平方向有

TsinO=Fn

向心力大小为

F“=mgtan0

故C正确；

D.根据

v2

Fn=mgtan0=m—

解得

v=JgRtanS=JgLsin6tan6

故D错误。

故选Co

3.【答案】C

【解析】

以同学和秋千整体作为研究对象，整体受到竖直向下的重力以及竖直向上的绳子的拉力,

令每根绳子的拉力为凡绳长为人根据牛顿第二定律有

2

2F-mg=m^-

解得

F-350N

故选Co

4.【答案】D

【解析】

AB.对座椅受力分析，如图

y轴上有

Feos0=mg

解得

1

X轴上有

Ain(r+Zsin9)

得

__加+LsinS)

r~--------------------

sin8

选项AB错误；

C.因钢绳拉力的竖直分量等于人的重力，则即使角速度足够大，也不可以使钢绳成水

平拉直，选项C错误；

D.根据以上分析可得

mg_+£sin^)

cosSsin6

两边可消掉处即两个体重不同的人，摆开的夹角。一样大，选项D正确。

故选Do

5.【答案】C

【解

【详解】两个球都做匀速圆周运动，合力等于向心力

F「F2=n132r

2

F2=mw(2r)

解得F产3/2F2

故选C.

6.【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】ABC.汽车转弯时靠静摩擦力提供向心力，故A正确，BC错误；

V2

J—IH---

D.根据R,知半径不变，速度减小时，向心力减小，则汽车受到的静摩擦力减

小，故D错误。

故选A»

7.【答案】B

【解析】

对球受力分析如图

o

根据牛顿第二定律

4/

mgtan3=m-Lsin0

解得

_/4/Zcosd

则

T«_Icos60和

工二Vcos30=yT

故B正确，ACD错误。

故选B。

8.【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】纽扣在转动过程中

co=2兀n=100>rrad/s

由向心加速度

a=arr»1000m/s2

故选C

9.【答案】B

【解析】

两个物体是同轴传动，角速度相等，根据尸=0732可知，向心力之比

名41

一%-

-人=3

对小物块进行受力分析可知a.b两物体受到的静摩擦力提供物体做圆周运动的向心力,

则a.b两物体受到的静摩擦力之比等于向心力之比。

故选B。

10.【答案】C

【解析】

AC.当小环对大圆环的压力等于侬时，对小环受力分析有

P2

N-mg巾一=0

Y

解得

v=0

A正确，不符合题意，C错误，符合题意；

B.当小环对大圆环的拉力等于侬时，对小环受力分析有

p2

N+mg=^n—=2mg

B正确，不符合题意；

D.当小环与大环没有相互作用力时，对小环受力分析有

mg=ma

解得

gR

D正确，不符合题意。

故选Co

11.【答案】B

【解析】

人做匀速圆周运动，则人的合外力提供向心力有

v2

鼠=m—

nR

设自行车对人的作用力大小为反根据力的合成规律有

心=4，阳）。尸

联立解得自行车对人的作用力大小为

所以B正确；ACD错误；

故选Bo

12.【答案】B

【解析】

A.在a位置时巧克力在竖直方向受力平衡，所以巧克力受到的支持力的大小等于巧克

力的重力的大小，根据牛顿第三定律得到巧克力对手掌的压力与巧克力受到的支持力大

小相等，故A错误；

B.在6位置时向心加速度方向水平向右，在水平方向只受静摩擦力的作用，所以巧克

力靠