高中物理2練習(xí)：第五章 第7講 向心力 含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專(zhuān)精第7講向心力［時(shí)間：60分鐘］題組一向心力及其來(lái)源1．對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，下列判斷正確的是(）A．合力的大小不變，方向一定指向圓心B．合力的大小不變，方向也不變C．合力產(chǎn)生的效果既改變速度的方向，又改變速度的大小D．合力產(chǎn)生的效果只改變速度的方向，不改變速度的大小2。如圖1所示，有一個(gè)水平大圓盤(pán)繞過(guò)圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，小強(qiáng)站在距圓心為r處的P點(diǎn)不動(dòng)．關(guān)于小強(qiáng)的受力，下列說(shuō)法正確的是（)圖1A．小強(qiáng)在P點(diǎn)不動(dòng)，因此不受摩擦力作用B．若使圓盤(pán)以較小的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小強(qiáng)在P點(diǎn)受到的摩擦力為零C．小強(qiáng)隨圓盤(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓盤(pán)對(duì)他的摩擦力充當(dāng)向心力D．如果小強(qiáng)隨圓盤(pán)一起做變速圓周運(yùn)動(dòng)，那么其所受摩擦力仍指向圓心3.用細(xì)繩拴著小球做圓錐擺運(yùn)動(dòng)，如圖2所示，下列說(shuō)法正確的是()圖2A．小球受到重力、繩子的拉力和向心力的作用B．小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是重力和繩子的拉力的合力C．向心力的大小可以表示為Fn＝mrω2,也可以表示為Fn＝mgtanθD．以上說(shuō)法都正確4．如圖3所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上緊靠著一個(gè)物體，物體隨筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，物體所需的向心力由下面哪個(gè)力來(lái)提供（)圖3A．重力 B．彈力C．靜摩擦力 D．滑動(dòng)摩擦力5．在水平冰面上，狗拉著雪橇做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)為圓心．能正確地表示雪橇受到的牽引力F及摩擦力Ff的圖是（）題組二圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題6．游客乘坐過(guò)山車(chē)，在圓弧軌道最低點(diǎn)處獲得的向心加速度達(dá)20m/s2，g取10m/s2，那么此位置的座椅對(duì)游客的作用力相當(dāng)于游客重力的(）A．1倍 B．2倍C．3倍 D．4倍7。如圖4所示,將完全相同的兩小球A、B，用長(zhǎng)L＝0。8m的細(xì)繩懸于以v＝4m/s向左勻速運(yùn)動(dòng)的小車(chē)頂部，兩球與小車(chē)前后壁接觸．由于某種原因，小車(chē)突然停止，此時(shí)懸線中張力之比FA∶FB為(g＝10m/s2）（）圖4A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．1∶48.如圖5所示，在光滑桿上穿著兩個(gè)小球m1、m2，有m1＝2m2,用細(xì)線把兩球連起來(lái)，當(dāng)盤(pán)架勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),兩小球剛好能與桿保持無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)兩小球到轉(zhuǎn)軸的距離r1與r2之比為(）圖5A．1∶1 B．1∶eq\r(2)C．2∶1 D．1∶29.如圖6所示，A、B兩個(gè)小球質(zhì)量相等，用一根輕繩相連，另有一根輕繩的兩端分別連接O點(diǎn)和B點(diǎn)，讓兩個(gè)小球繞O點(diǎn)在光滑水平桌面上以相同的角速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若OB繩上的拉力為F1，AB繩上的拉力為F2，OB＝AB，則()圖6A．A球所受向心力為F1，B球所受向心力為F2B．A球所受向心力為F2，B球所受向心力為F1C．A球所受向心力為F2，B球所受向心力為F1－F2D．F1∶F2＝3∶210.如圖7所示,質(zhì)量為m的物體，沿半徑為r的圓軌道自A點(diǎn)滑下，A與圓心O等高,滑至B點(diǎn)（B點(diǎn)在O點(diǎn)正下方）時(shí)的速度為v，已知物體與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則物體在B點(diǎn)所受的摩擦力為_(kāi)_____．圖7題組三圓錐擺類(lèi)模型11.質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿P插入桌面上的小孔中,桿的另一端套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球，今使小球在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且角速度為ω，如圖8所示，則桿的上端受到球?qū)ζ渥饔昧Φ拇笮椋ǎ﹫D8A．mω2R B．meq\r（g2－ω4R2)C．meq\r(g2＋ω4R2） D．不能確定12．質(zhì)量為m的直升機(jī)以恒定速率v在空中水平盤(pán)旋,其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為R，重力加速度為g，則此時(shí)空氣對(duì)直升機(jī)的作用力大小為（)A．meq\f(v2,R) B．mgC．meq\r（g2＋\f(v4，R2）） D．meq\r（g2－\f(v4,R2)）13.冬奧會(huì)上,我國(guó)選手在雙人花樣滑冰運(yùn)動(dòng)中獲得金牌．圖9為趙宏博拉著申雪在空中做圓錐擺運(yùn)動(dòng)的精彩場(chǎng)面，已知申雪的體重為G，做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)和水平冰面的夾角為30°，重力加速度為g,求申雪做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度和受到的拉力．圖9

答案精析第7講向心力1．AD［勻速圓周運(yùn)動(dòng)的合力等于向心力，由于線速度v的大小不變，故F合只能時(shí)刻與v的方向垂直，即指向圓心，故A正確；由于F合時(shí)刻指向圓心，故其方向必須時(shí)刻改變才能時(shí)刻指向圓心，否則F就不能時(shí)刻指向圓心了,故B錯(cuò)；由合力F合的方向時(shí)刻與速度的方向垂直而沿切線方向無(wú)分力,故該力只改變速度的方向，不改變速度的大小,C錯(cuò)，D對(duì)．］2．C[由于小強(qiáng)隨圓盤(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，一定需要向心力，該力一定指向圓心方向，而重力和支持力在豎直方向上,它們不能充當(dāng)向心力，因此他會(huì)受到摩擦力作用，且充當(dāng)向心力,A、B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)小強(qiáng)隨圓盤(pán)一起做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，合力不再指向圓心，則其所受的摩擦力不再指向圓心，D錯(cuò)．］3．BC［小球受兩個(gè)力的作用:重力和繩子的拉力，兩個(gè)力的合力提供向心力,因此有Fn＝mgtanθ＝mrω2。所以正確答案為B、C.]4．B[本題可用排除法．首先可排除A、D兩項(xiàng);若向心力由靜摩擦力提供，則靜摩擦力或其分力應(yīng)指向圓心,這是不可能的，C錯(cuò)．故選B。］5．C［由于雪橇在冰面上滑動(dòng)，故滑動(dòng)摩擦力方向必與運(yùn)動(dòng)方向相反，即方向應(yīng)為圓的切線方向，因做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力一定指向圓心,由此可知C正確．]6．C[游客乘坐過(guò)山車(chē)在圓弧軌道最低點(diǎn)的受力如圖所示．由牛頓第二定律得FN－mg＝ma向＝2mg，則FN＝mg＋2mg＝3mg,eq\f(FN，mg)＝3.］7．C[小車(chē)突然停止，B球?qū)⒆鰣A周運(yùn)動(dòng)，所以FB＝meq\f（v2,L）＋mg＝30m；A球做水平方向減速運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)A＝mg＝10m,故此時(shí)懸線中張力之比為FA∶FB＝1∶3,C選項(xiàng)正確．］8．D[設(shè)兩球受繩子的拉力分別為F1、F2。對(duì)m1：F1＝m1ωeq\o\al（2,1)r1對(duì)m2：F2＝m2ωeq\o\al（2，2)r2因?yàn)镕1＝F2，ω1＝ω2解得eq\f（r1,r2)＝eq\f（m2,m1)＝eq\f（1,2）。］9．CD[小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)角速度為ω，在豎直方向上所受重力與桌面支持力平衡,水平方向不受摩擦力，繩子的拉力提供向心力．由牛頓第二定律，對(duì)A球有F2＝mr2ω2，對(duì)B球有F1－F2＝mr1ω2，已知r2＝2r1，各式聯(lián)立解得F1＝eq\f（3,2）F2.故C、D對(duì),A、B錯(cuò)．］10．μmeq\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1（g＋\f(v2,r）））解析物體由A滑到B的過(guò)程中，受到重力、軌道彈力及摩擦力的作用，做圓周運(yùn)動(dòng)，在B點(diǎn)物體的受力情況如圖所示，其中軌道彈力FN與重力mg的合力提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力；由牛頓第二定律有FN－mg＝eq\f（mv2,r），可求得FN＝mg＋eq\f（mv2,r)，則滑動(dòng)摩擦力為Ff＝μFN＝μmeq\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1（g＋\f(v2,r）)）。11．C[對(duì)小球進(jìn)行受力分析,小球受兩個(gè)力：一個(gè)是重力mg，另一個(gè)是桿對(duì)小球的作用力F,兩個(gè)力的合力產(chǎn)生向心力．由平行四邊形定則可得:F＝meq\r（g2＋ω4R2)，再根據(jù)牛頓第三定律，可知桿受到球?qū)ζ渥饔昧Φ拇笮镕＝meq\r（g2＋ω4R2).故選項(xiàng)C正確．］12．C[直升機(jī)在空中水平盤(pán)旋時(shí)，在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),受到重力和空氣的作用力兩個(gè)力的作用，其合力提供向心力,Fn＝meq\f（v2,R).直升機(jī)受力情況如圖所示,由幾何關(guān)系得F＝eq\r(mg2＋F\o\al(2,n））＝meq\r(g2＋\f（v4，R2)),選項(xiàng)C正確．］13.eq\r(3）g2G解析對(duì)申雪受力分析