【中学教材全解】2020-2021学年人教版高中物理必修2备课资料-第五章-第6节-向心力

第4节匀变速直线运动的速度与位移的关系人教版教参补充题1.（单选）如图5-6-37所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球A和B，在各自不同的水平面做匀速圆周运动，以下说法正确的是（）QUOTE QUOTEQUOTE D.压力QUOTE图5-6-37解析：小球受力如图5-6-38所示，则QUOTE＝QUOTE,又两球质量相等，故QUOTE＝QUOTE;由mgtanθ=QUOTE,知v=QUOTE,QUOTE，故QUOTE,ω=√(QUOTE)Ö,则QUOTE,a=gtanθ,QUOTE,综上所述，A选项正确。图5-6-38答案：A2.如图5-6-39所示，AB为竖直转轴，细绳AC和BC的结点C系一质量为m的小球，两绳能担当的最大拉力均为2mg。当AC和BC均拉直时，∠ABC=90°,∠ACB=53°,BC=1m。ABC能绕竖直轴AB匀速转动，因而C球在水平面内做匀速圆周运动。求：图5-6-39（1）当m的线速度增大时，AC和BC哪条绳先断？（2）一条绳被拉断后，m的速率连续增大，整个运动状态会发生什么变化？解答：（1）BC绳先断。当小球线速度增大到BC绳被拉直时，AC绳拉力QUOTE＝1.25mg；当球速再增大些时，QUOTE不变，BC绳拉力QUOTE随球速增大而增大；当v≥5.19m/s时，BC绳先断。（2）当BC绳断后，若球速再增大，∠BAC随球速增大而增大；当∠BAC=60°时，QUOTE＝2mg,AC绳也断，此时球速v′=4.95m/s。其他版本的题目广东训练版1.分析下列做匀速圆周运动的物体的受力状况，并指出其向心力的来源。（1）放在水平转台上，随转台一起转动的物体。（2）行驶在弧形大路桥顶上的汽车。解答：（1）摩擦力供应向心力。（2）汽车所受的重力和桥面支持力的合力供应向心力。2.如图5-6-40所示，一起重机用长为4m的钢丝绳吊一重为2000kg的重物，以2m/s的速度在水平方向上匀速行驶，当起重机突然停住的瞬间，钢丝绳受到的拉力是多大？（g取10QUOTE）图5-6-40解析：当起重机突然停止运动时，重物仍以2m/s的速度运动，设绳的拉力为F，则F-mg=QUOTE，解得F＝mg+QUOTEN，由牛顿第三定律知：钢丝绳所受拉力大小也为QUOTEN。答案：QUOTEN3.如图5-6-41所示，一质量为m的物体，沿半径为R的圆形轨道滑行，经过最低点时的速度为v,物体与轨道之间的动摩擦因数为μ,则它在最低点时受到的摩擦力是多大？图5-6-41解析：在最低点，物体受轨道支持力设为F，则F-mg=QUOTE,QUOTE=μF=μQUOTE。答案：μQUOTE4.如图5-6-42所示，在半径为R的洗衣机圆筒内，有质量为m的一件衣服贴着内壁跟随筒以角速度ω做匀速圆周运动。求：图5-6-42（1）此时筒壁受到的压力；（2）若此时衣服向下匀速滑动，衣服与筒壁之间的动摩擦因数是多大？解析：（1）筒壁对衣服的支持力供应衣服做圆周运动的向心力；则F＝QUOTE,即筒壁受到的压力QUOTE＝QUOTE。(2)由QUOTE得,μ=QUOTE=QUOTE。答案：QUOTE(2)QUOTE5.如图5-6-43所示是一水平转盘的示意图，盘上距转轴0.5m处有一质量为0.5kg的零件随盘做匀速圆周运动。图5-6-43（1）假如零件在转盘上无滑动，请画出零件的受力示意图。（2）如零件与转盘之间的最大静摩擦力为1.96N，零件随盘转动时，转盘的转速最大不能大于多少？（3）假如零件滑动，对转盘来说，向什么方向滑动？解析：(1)零件受重力mg、支持力QUOTE及摩擦力QUOTE三个力作用，受力分析如图5-6-44所示。(2)当QUOTE时，转盘转速有最大值QUOTE,则QUOTE,解得QUOTE≈0.45r/s。(3)如零件滑动，零件做远离圆心运动。图5-6-44答案：（1）如图5-6-44所示（2）0.45r/s(3)远离圆心6.如图5-6-45是多级减速装置的示意图。每一个轮子都有两个轮子叠合而成，共有n个这样的轮子，用皮带逐一联系起来，设大轮的半径为R，小轮的半径为r。当第一个轮子外缘线速度大小为QUOTE时，试求第n个轮子的小轮边缘线速度为多大？图5-6-45解析：其次个轮子小轮边缘的线速度设为QUOTE,则QUOTE,同理可证第三个轮子的小轮边缘的线速度QUOTE，第n个轮子的小轮边缘的线速度QUOTE。答案：QUOTE山东科技版1.“和平”号空间站是由1个核心舱和5个功能各异的科学试验舱组成的，总质量123t，有效容量470QUOTE，飞行在300km～400km的太空轨道上，约90min绕地球一周，15年中共计飞行8万圈，成为20世纪飞行时间最长的载人航天器。当“和平”号在离地高度为h=400km的轨道绕地球做匀速圆周运动时，请计算：（地球半径约为6400km）(1)空间站的环绕速度。（2）空间站的加速度。（3）地球对空间站的引力。解析：（1）v=QUOTE=QUOTE=QUOTEQUOTEm/s（2）a=QUOTE(R+h)≈9.2QUOTE(3)F＝QUOTE×9.2QUOTEN。答案：QUOTEm/s(2)9.2QUOTEQUOTEN2.如图5-6-46所示，一根原长QUOTE=0.1m的轻弹簧，一端挂质量m=0.5kg的小球，以另一端为圆心在光滑水平面上做匀速圆周运动，角速度ω=10rad/s。已知弹簧的劲度系数k=100N/m，求小球受到的向心力。图5-6-46解析：设弹簧以10rad/s角速度转动时，弹簧长度为L,则QUOTE解得L=0.2m故小球所受向心力F＝QUOTE）=10N。答案：10N训练科学版1.在高速大路的拐弯处，路面都是筑成外高内低的，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ。设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，则θ应为多大？图5-6-47解析：由图5-6-47受力分析可知：mgtanθ=QUOTEtanθ=QUOTE,得θ=arctanQUOTE。答案：arctanQUOTE2.如图5-6-48所示，质量为800kg的小汽车驶过一座半径为50m的圆形拱桥，当它到达桥顶时，速度为5m/s。求此时车对桥的压力。求出压力后，与它在水平大路上行驶时做一比较，看看在什么样的路面上行驶，车对路面的压力大。(g取10QUOTE)图5-6-48解析：由QUOTE=QUOTE得,QUOTE＝mg-QUOTEN<mg在水平大路上行驶时QUOTE＝mg，故在水平路面上行驶比在凸面桥顶部压力大。答案：见解析3.30cm长的绳的下