2019-2020學(xué)年新教材魯科版必修第二冊 3.2 科學(xué)探究：向心力 作業(yè)

課時跟蹤訓(xùn)練（十四）

科學(xué)探究：向心力A級—學(xué)考達標(biāo)1．物體處于平衡狀態(tài)時，該物體(

)A．一定靜止B．一定做勻速直線運動C．受到的合外力等于零D．可能做勻速圓周運動解析：選C平衡狀態(tài)時，物體可能處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，但合力肯定為零，故選項C正確，A、B錯誤；勻速圓周運動合外力始終指向圓心，不為零，故選項D錯誤。2．一只小狗拉雪橇沿位于水平面的圓弧形道路勻速行駛，如圖所示畫出了雪橇受到牽引力F和摩擦力Ff可能方向的示意圖，其中表示正確的圖是(

)解析：選D因小狗拉雪橇使其在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，所以雪橇所受的力的合力應(yīng)指向圓心，故A、B錯誤；又因雪橇所受的摩擦力Ff應(yīng)與相對運動方向相反，即沿圓弧的切線方向，所以D正確，C錯誤。3.(2019·龍巖高一檢測)如圖所示，物體A、B隨水平圓盤繞軸勻速轉(zhuǎn)動，物體B在水平方向所受的作用力有(

)A．圓盤對B及A對B的摩擦力，兩力都指向圓心B．圓盤對B的摩擦力指向圓心，A對B的摩擦力背離圓心C．圓盤對B及A對B的摩擦力和向心力D．圓盤對B的摩擦力和向心力解析：選B以A為研究對象，B對A的靜摩擦力指向圓心，提供A做圓周運動的向心力，根據(jù)牛頓第三定律，A對B有背離圓心的靜摩擦力；以整體為研究對象，圓盤對B一定施加沿半徑向里的靜摩擦力，B項正確。4．(2019·濟寧高一檢測)自行車的大齒輪、小齒輪、后輪是相互關(guān)聯(lián)的三個轉(zhuǎn)動部分(如圖)，行駛時(

)A．大齒輪邊緣點比小齒輪邊緣點的線速度大B．后輪邊緣點比小齒輪邊緣點的角速度大C．大齒輪邊緣點與小齒輪邊緣點的向心加速度之比等于它們半徑的反比D．后輪邊緣點與小齒輪邊緣點的向心加速度之比等于它們半徑的反比解析：選C大齒輪邊緣點與小齒輪邊緣點的線速度相等，A錯誤；后輪與小齒輪的角速度相等，B錯誤；根據(jù)a＝知C正確；根據(jù)a＝ω2r知D錯誤。5．(2019·浙江1月學(xué)考)如圖所示，四輛相同的小“自行車”固定在四根水平橫桿上，四根桿子間的夾角均保持90°不變，且可一起繞中間的豎直軸轉(zhuǎn)動。當(dāng)小“自行車”的座位上均坐上小孩并一起轉(zhuǎn)動時，他們的(

)A．角速度相同

B．線速度相同C．向心加速度相同

D．所需向心力大小相同解析：選A小自行車在轉(zhuǎn)動過程中，轉(zhuǎn)動的周期相等，因此角速度相同，選項A正確；根據(jù)v＝rω可知，線速度大小相等，但方向不同，所以選項B錯誤；根據(jù)a＝rω2可知，向心加速度大小相等，但是方向不同，在時刻變化，所以選項C錯誤；由于不知道小朋友的質(zhì)量關(guān)系，所以根據(jù)F向＝mrω2可知，向心力大小關(guān)系不確定，選項D錯誤。6.A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運動(如圖所示)，在相同時間內(nèi)，它們通過的路程之比是4∶3，運動方向改變的角度之比是3∶2，則它們(

)A．線速度大小之比為4∶3B．角速度大小之比為3∶4C．圓周運動的半徑之比為2∶1D．向心加速度大小之比為1∶2解析：選A圓周運動中線速度定義為單位時間內(nèi)通過的圓弧長，即v＝，所以線速度大小之比為4∶3，A正確；角速度定義為單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧度角，即ω＝，且運動方向改變角度等于圓心角，所以角速度大小之比為3∶2，B錯；半徑R＝，即半徑之比為8∶9，C錯；向心加速度a＝vω，即向心加速度大小之比為2∶1，D錯。7.如圖所示，某轉(zhuǎn)筆高手能讓筆繞O點勻速轉(zhuǎn)動，A是筆尖上的點，B是A和O的中點。A、B兩點線速度大小分別是vA、vB，角速度大小分別是ωA、ωB，向心加速度大小分別是aA、aB，周期大小分別是TA、TB，則(

)A．vA＝2vB

B．ωA＝2ωBC．a(chǎn)A＝aB

D．TA＝2TB解析：選A筆桿上的各個點都做同軸轉(zhuǎn)動，所以角速度是相等的，由題意可知rB＝rA，根據(jù)v＝ωr可知vA＝2vB，故選項A正確，B錯誤；由向心加速度公式a＝ω2r可知aA＝2aB，故選項C錯誤；筆桿上的各個點都做同軸轉(zhuǎn)動，所以周期是相等的，故選項D錯誤。8.如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，角速度為4rad/s，盤面上距離圓盤中心0.1m的位置有一個質(zhì)量為0.1kg的小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動。則小物體做勻速圓周運動的向心力大小為(

)A．0.4N

B．0.04NC．1.6N

D．0.16N解析：選D物體所受向心力為：F＝mω2r，將ω＝4rad/s，r＝0.1m，m＝0.1kg，代入得：F＝0.16N，故A、B、C錯誤，D正確。9．我們可以用如圖所示的實驗裝置來探究影響向心力大小的因素。長槽上的擋板B到轉(zhuǎn)軸的距離是擋板A的2倍，長槽上的擋板A和短槽上的擋板C到各自轉(zhuǎn)軸的距離相等。轉(zhuǎn)動手柄使長槽和短槽分別隨變速塔輪勻速轉(zhuǎn)動，槽內(nèi)的球就做勻速圓周運動。橫臂的擋板對球的壓力提供了向心力，球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上的紅白相間的等分格顯示出兩個球所受向心力的比值。(1)當(dāng)傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上時，塔輪邊緣處的____________相等(選填“線速度”或“角速度”)。(2)探究向心力和角速度的關(guān)系時，應(yīng)將傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板________和擋板________處(選填“A”或“B”或“C”)。解析：(1)當(dāng)傳動皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上時，它們是皮帶傳動，塔輪邊緣處的線速度相等。(2)探究向心力和角速度的關(guān)系時，利用控制變量法，根據(jù)F＝mω2r可知控制質(zhì)量相同和半徑相同，所以將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板A和擋板C處。答案：(1)線速度(2)ACB級—選考提能10．兩根長度不同的細繩下面分別懸掛兩個小球，細繩上端固定在同一點，若兩個小球以相同的角速度，繞共同的豎直軸在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，則兩個擺球在運動的過程中，相對位置關(guān)系示意圖正確的是(

)解析：選B對小球受力分析，如圖所示，小球做勻速圓周運動，mgtanθ＝mω2Lsinθ，整理得：Lcosθ＝是常量，即球處于同一高度，故B正確。11．一位鏈球運動員在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量為4kg的鏈球，鏈球每1s轉(zhuǎn)一圈，轉(zhuǎn)動半徑為1.5m，求：(1)鏈球的線速度大小。(2)鏈球做圓周運動需要的向心力大小。解析：(1)鏈球的角速度ω＝，故線速度v＝rω＝＝3πm/s＝9.42m/s。(2)根據(jù)向心力公式F＝m可得F＝N＝236.6N。答案：(1)9.42m/s(2)236.6N12.如圖所示，在光滑的水平桌面上有一光滑小孔O，一根輕繩穿過小孔，一端連接質(zhì)量m＝1kg的小球A，另一端連接質(zhì)量M＝4kg的重物B。(取g＝10m/s2)求：(1)當(dāng)A沿半徑R＝0.1m的圓做勻速圓周運動，其角速度ω＝10rad/s時，B對地面的壓力大小是多少？(2)要使B對地面恰好無壓力，A的角速度應(yīng)為多大？解析：(1)對A來說，豎直方向上重力和支持力平衡，因此繩子的拉力提供向心力，則T＝mRω