高中物理 第5章 第6节向心力同步检测 新人教版必修2

【成才之路】-学年高中物理第5章第6节向心力同步检测新人教版必修2基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．对做圆周运动的物体所受的向心力说法正确的是()A．因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力B．因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度的大小C．向心力是物体所受的合外力D．向心力和向心加速度的方向都是不变的答案：B解析：做匀速圆周运动的物体所受的向心力大小恒定，方向总是指向圆心，是一个变力，A错；向心力只改变线速度方向不改变线速度大小，B正确；只有做匀速圆周运动的物体其向心力是由物体所受合外力提供，C错；向心力与向心加速度的方向总是指向圆心，是时刻变化的，D错。2．(襄阳四中、龙泉中学、荆州中学12～13学年高一期中联考)如图所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，且与圆盘相对静止，图中c沿半径指向圆心，a与c垂直，下列说法正确的是()A．当转盘匀速转动时，P受摩擦力方向为b方向B．当转盘加速转动时，P受摩擦力方向可能为c方向C．当转盘加速转动时，P受摩擦力方向可能为a方向D．当转盘减速转动时，P受摩擦力方向可能为d方向答案：D3．(哈师大附中～学年高一下学期期中)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答案：B解析：物块A受到的摩擦力充当其向心力；物决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；当转速增大时，A、B所受摩擦力都增大；A对B的摩擦力方向沿半径向外。4．如图所示，质量为m的木块，从位于竖直平面内的圆弧形曲面上下滑，由于摩擦力的作用，木块从a到b运动速率增大，b到c速率恰好保持不变，c到d速率减小，则()A．木块在ab段和cd段加速度不为零，但bc段加速度为零B．木块在abcd段过程中加速度都不为零C．木块在整个运动过程中所受合力大小一定，方向始终指向圆心D．木块只在bc段所受合力大小不变，方向指向圆心答案：BD解析：木块在下滑的全过程中，时刻存在加速度，A错B对；在下滑过程中只有bc段速率不变其所受合力为向心力，其大小不变，C错D对。5．上海磁悬浮线路的最大转弯处半径达到8000m，如图所示，近距离用肉眼看几乎是一条直线，而转弯处最小半径也达到1300m，一个质量为50kg的乘客坐在以360km/h的不变速率行驶的车里，随车驶过半径为2500m的弯道，下列说法正确的是()A．乘客受到的向心力大小约为200NB．乘客受到的向心力大小约为539NC．乘客受到的向心力大小约为300ND．弯道半径设计的特别大可以使乘客在转弯时更舒适答案：AD解析：由Fn＝meq\f(v2,r)，可得Fn＝200N，选项A正确。设计半径越大，转弯时乘客所需要的向心力越小，转弯时就越舒适，D正确。二、非选择题6．一质量为m的物体，沿半径为R的向下凹的圆形轨道滑行，如图所示，经过轨道最低点的速度为v，物体与轨道间的动摩擦因数为μ，求物体在最低点时受到的摩擦力。答案：μm(g＋eq\f(v2,R))解析：在最低点有：FN－mg＝meq\f(v2,R)所以：Ff＝μFN＝μm(g＋eq\f(v2,R))7．(临朐一中～学年高一下学期期中)如图所示，水平转盘上放有质量为m的物体(可视为质点)，连接物体和转轴的绳子长为r，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的μ倍，转盘的角速度由零逐渐增大，求：(1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度；(2)当角速度为eq\r(\f(3μg,2r))时，绳子对物体拉力的大小。答案：(1)eq\r(\f(μg,r))(2)eq\f(1,2)μmg解析：(1)当恰由最大静摩擦力提供向心力时，绳子拉力为零且转速达到最大，设转盘转动的角速度为ω0，则μmg＝mωeq\o\al(2,0)r，得ω0＝eq\r(\f(μg,r))(2)当ω＝eq\r(\f(3μg,2r))时，ω>ω0，所以绳子的拉力F和最大静摩擦力共同提供向心力，此时，F＋μmg＝mω2r即F＋μmg＝m·eq\f(3μg,2r)·r，得F＝eq\f(1,2)μmg能力提升一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．(嘉兴市一中12～13学年高一下学期期中)绳子的一端拴一个重物，用手握住另一端，使重物在光滑的水平面内做匀速圆周运动，下列判断正确的是()A．半径相同时，角速度越小绳越易断B．周期相同时，半径越大绳越易断C．线速度相等，半径越大绳越易断D．角速度相等时，线速度越小绳越易断答案：B解析：由F＝mω2r判断A错；由F＝meq\f(4π2,T2)r，判定B正确；由F＝meq\f(v2,r)判定C错；由F＝mvω判定D错。2．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．mω2R B．eq\r(m2g2－m2ω4R2)C．eq\r(m2g2＋m2ω4R2) D．不能确定答案：C解析：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必指向圆心，如图所示。用力的合成法可得杆的作用力：F＝eq\r(mg2＋F\o\al(2,向))＝eq\r(m2g2＋m2ω4R2)，根据牛顿第三定律，小球对杆的上端的反作用力F′＝F，C正确。3．(济南一中～学年高一下学期期中)如图所示，将完全相同的两小球A、B用长L＝0.8m的细绳悬于v＝4m/s向右匀速运动的小车顶部，两球与小车前后壁接触，由于某种原因，小车突然停止，此时两悬线的拉力之比FB∶FA为(g＝10m/s2)()A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．1∶4答案：C解析：FB＝mg，FA＝mg＋meq\f(v2,L)＝3mg∴FB∶FA＝1∶3。4．(河南十所重点高中～学年高一下学期联考)如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆，下列说法正确的是()A．摆球受重力、拉力和向心力的作用 B．摆球受重力和拉力的作用C．摆球运动周期为2πeq\r(\f(Lcosθ,g)) D．摆球运动的转速为eq\r(\f(gl,cosθ))sinθ答案：BC解析：小球受重力和绳子拉力两个力的作用设小球做圆周运动的周期为T，则：mgtanθ＝meq\f(4π2,T2)rr＝LsinθT＝2πeq\r(\f(Lcosθ,g))，B、C正确，A、D错误。5．甲、乙两名溜冰运动员，M甲＝80kg，M乙＝40kg，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，如图所示，两人相距0.9m，弹簧秤的示数为9.2N，下列判断中正确的是()A．两人的线速度相同，约为40m/sB．两人的角速度相同，为eq\r(\f(23,60))rad/sC．两人的运动半径相同，都是0.45mD．两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6m答案：BD解析：甲、乙两人绕共同的圆心做匀速圆周运动，他们间的拉力互为向心力，他们的角速度相同，半径之和为两人的距离。设甲、乙两人所需向心力为F向，角速度为ω，半径分别为r甲、r乙，则F向＝M甲ω2r甲＝M乙ω2r乙＝9.2N①r甲＋r乙＝0.9m②由①②两式可解得只有B、D选项正确。二、非选择题6．(·试题调研)如图，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动。现测得转台半径R＝0.5m，离水平地面的高度H＝0.8m，物块平抛落地过程水平位移的大小s＝0.4m。设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2。求：(1)物块做平抛运动的初速度大小v0；(2)物块与转台间的动摩擦因数μ。答案：1m/s(2)0.2解析：(1)物块做平抛运动，在竖直方向上有H＝eq\f(1,2)gt2 ①在水平方向上有s＝v0t ②由①②式解得v0＝seq\r(\f(g,2H))代入数据得v0＝1m/s ③(2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有fm＝meq\f(v\o\al(2,0),R) ④fm＝μN＝μmg ⑤由③④⑤式解得μ＝eq\f(v\o\al(2,0),gR)代入数据得μ＝0.27．如图所示是一游乐转筒的模型图，它是一个半径约为3m的直圆筒，可绕中间的轴转动，里面的乘客背靠圆筒壁站立。当转筒转速达到至少每分钟30圈时，乘客脚下的踏板突然脱落，要保证乘客的安全，使人随转筒一起转动而不掉下来，则乘客与转筒之间的动摩擦因数至少多大？(g取10m/s2，π2＝10