人教版2019必修第二冊高中物理同步練習6.2向心力(原卷版+解析)

6.2向心力同步練習一、單選題1．（2023·全國·高一假期作業(yè)）下列關于向心力的說法正確的是（）A．物體由于做圓周運動而產生了向心力B．向心力就是物體受到的合力C．做勻速圓周運動的物體其向心力是不變的D．向心力改變做圓周運動的物體的速度方向2．（2022·高一課時練習）如圖所示，在勻速轉動的圓筒內壁上，有一物體隨圓筒一起轉動而未滑動。若圓筒和物體以更大的角速度做勻速轉動，下列說法正確的是（）A．物體所受彈力增大，摩擦力也增大 B．物體所受彈力增大，摩擦力減小C．物體所受彈力減小，摩擦力也減小 D．物體所受彈力增大，摩擦力不變3．（2022秋·甘肅蘭州·高三西北師大附中期中）兩根長度不同的細線下面分別懸掛兩個相同小球，細線上端固定在同一點，若兩個小球以相同的角速度繞共同的豎直軸在水平面內做勻速圓周運動，則兩個擺球在運動過程中，相對位置關系示意圖正確的是（）A． B．C． D．4．（2022·高一課時練習）如圖，一圓盤可繞一通過圓心且垂直于盤面的豎直軸轉動，在圓盤上放一塊橡皮，橡皮塊隨圓盤一起轉動（俯視為逆時針）。某段時間內圓盤轉速不斷增大，但橡皮塊仍相對圓盤靜止，在這段時間內，關于橡皮塊所受摩擦力Ff的方向的四種表示（俯視圖）中，正確的是（）A．B．C． D．5．（2022春·江西宜春·高一江西省萬載中學階段練習）下列關于向心力的敘述中，不正確的是（）A．向心力的方向始終沿著半徑指向圓心，所以是一個變力B．做勻速圓周運動的物體，除了受到別的作用力外，還受到一個向心力的作用C．向心力只改變物體線速度的方向，不改變物體線速度的大小D．向心力可以由某個力來提供，也可以由某幾個力的合力來提供，或者由某一個力的分力來提供6．（2022·高二課時練習）質量為m的小球用長為L的輕質細線懸掛在O點，在O點的正下方L2A．小球的線速度突然增大B．小球的角速度突然減小C．小球對細線的拉力突然增大D．小球對細線的拉力保持不變7．（2022·高二課時練習）如圖所示，用長為L的細線拴住一個質量為m的小球，使小球在水平面內做勻速圓周運動，細線與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g，關于小球的受力情況，下列說法正確的是（）A．小球受到重力、細線的拉力和向心力三個力B．向心力由細線對小球的拉力提供C．向心力的大小等于細線對小球拉力的水平分力D．向心力的大小等于mg8．（2022·高二課時練習）如圖所示，質量相同的質點A、B被用輕質細線懸掛在同一點O，在同一水平面內做勻速圓周運動，則（）A．A的線速度一定比B的線速度大B．A的角速度一定比B的角速度大C．A的向心力一定比B的向心力小D．A所受細線的拉力一定比B所受細線的拉力小9．（2022·高二課時練習）如圖所示，某同學用硬塑料管和一個質量為m的鐵質螺絲帽研究勻速圓周運動，將螺絲帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持豎直并在水平方向做半徑為r的勻速圓周運動，則只要運動角速度合適，螺絲帽恰好不下滑，假設螺絲帽與塑料管間的動摩擦因數(shù)為μ，認為最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力。重力加速度為g，則在該同學手轉塑料管使螺絲帽恰好不下滑時，下列分析正確的是（）A．螺絲帽受重力、彈力、摩擦力以及向心力B．螺絲帽受到塑料管的彈力方向水平向外，背離圓心C．此時手轉動塑料管的角速度ω=gD．若塑料管轉動加快，螺絲帽有可能相對塑料管發(fā)生運動二、多選題10．（2022·高一課時練習）小金屬球質量為m，用長為L的輕質懸線固定于O點，在O點的正下方L2處釘有一顆釘子PA．小球的角速度突然增大B．懸線的拉力突然減小C．小球的向心力突然增大D．小球的線速度突然增大三、實驗題11．（2022秋·福建莆田·高三莆田一中期中）用如圖所示的實驗裝置來探究小球作圓周運動所需向心力的大小F'與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系，轉動手柄使長槽和短槽分別隨變速輪塔勻速轉動，槽內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，球對擋板的反作用力通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標尺，標尺上的紅白相間的等分格顯示出A、B小球所受向心力。某次實驗圖片如下，請回答相關問題：（1）在研究向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系時，我們主要用到了物理學中_________的方法；A．理想實驗法

B．等效替代法

C．控制變量法（2）圖中是在研究向心力的大小F與_________的關系。A．質量m

B．角速度ω

C．半徑r（3）若圖中標尺上紅白相間的等分格顯示出兩A、B兩小球所受向心力的比值為1：4，運用圓周運動知識可以判斷與皮帶連接的左右變速輪塔對應的半徑之比為_________。A．16：1

B．4：1

C．2：1

D．212．（2022·全國·高一專題練習）如圖所示為研學小組的同學們用圓錐擺驗證向心力表達式的實驗情景。將一輕細線上端固定在鐵架臺上，下端懸掛一個質量為m的小球，將畫有幾個同心圓周的白紙置于懸點下方的水平平臺上，調節(jié)細線的長度使小球自然下垂靜止時恰好位于圓心處。手帶動小球運動使它在放手后恰能在紙面上方沿某個畫好的圓周做勻速圓周運動。調節(jié)平臺的高度，使紙面貼近小球但不接觸。（1）若忽略小球運動中受到的阻力，在具體的計算中可將小球視為質點，重力加速度為g；①從受力情況看，小球做勻速圓周運動所受的向心力是____________（選填選項前的字母）；A．小球所受繩子的拉力

B．小球所受的重力

C．小球所受拉力和重力的合力②在某次實驗中，小球沿半徑為r的圓做勻速圓周運動，用秒表記錄了小球運動n圈的總時間t，則小球做此圓周運動的向心力大小Fn=____________（用m、n、t、r及相關的常量表示）。用刻度尺測得細線上端懸掛點到畫有圓周紙面的豎直高度為h，那么對小球進行受力分析可知，小球做此圓周運動所受的合力大小F=____________（用m、h③保持n的取值不變，改變h和r進行多次實驗，可獲取不同時間t。研學小組的同學們想用圖像來處理多組實驗數(shù)據(jù)，進而驗證小球在做勻速圓周運動過程中，小球所受的合力F與向心力Fn大小相等。為了直觀，應合理選擇坐標軸的相關變量，使待驗證關系是線性關系。為此不同的組員嘗試選擇了不同變量并預測猜想了如圖所示的圖像，若小球所受的合力F與向心力FA．

B．

C．

D．（2）考慮到實驗的環(huán)境、測量條件等實際因素，對于這個實驗的操作，下列說法中正確的是_________（選填選項前的字母）；A．相同體積的小球，選擇密度大一些的球可以減小空氣阻力對實驗的影響B(tài)．相同質量的小球，選擇體積小一些的球有利于確定其圓周運動的半徑C．測量多個周期的總時間再求周期的平均值，有利于減小周期測量的偶然誤差D．在這個實驗中必須測量出小球的質量四、解答題13．（2022·高一課時練習）如圖所示，長為L的細線拴一質量為m的小球，細線另一端固定于O點，讓小球在水平面內做勻速圓周運動，這種運動通常稱為圓錐擺運動。已知運動中細線與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g，求∶（1）小球在水平面內做勻速圓周運動的向心力大?。唬?）細線對小球的拉力F的大??；（3）小球在水平面內做勻速圓周運動的線速度大小。14．（2022秋·上海金山·高一上海市金山中學?？计谀┤鐖D（a）所示，A、B為釘在光滑水平面上的兩根鐵釘，小球C用細繩拴在鐵釘B上（細繩能承受足夠大的拉力），A、B、C在同一直線上。t=0時，給小球一個垂直于繩的速度，使小球繞著兩根鐵釘在水平面上做圓周運動。在0≤t≤10s（1）兩釘子間的距離為繩長的幾分之幾？（2）t=10.5s（3）t=12.5s6.2向心力同步練習一、單選題1．（2023·全國·高一假期作業(yè)）下列關于向心力的說法正確的是（）A．物體由于做圓周運動而產生了向心力B．向心力就是物體受到的合力C．做勻速圓周運動的物體其向心力是不變的D．向心力改變做圓周運動的物體的速度方向【答案】D【詳解】A．物體做圓周運動就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是由物體本身產生的，選項A錯誤；B．勻速圓周運動中由合力提供向心力，變速圓周運動中合力與向心力是不同的，選項B錯誤；C．向心力始終指向圓心，方向時刻在改變，即向心力是變化的，選項C錯誤；D．向心力的方向與速度方向垂直，不改變速度的大小，只改變速度的方向，選項D正確。故選D。2．（2022·高一課時練習）如圖所示，在勻速轉動的圓筒內壁上，有一物體隨圓筒一起轉動而未滑動。若圓筒和物體以更大的角速度做勻速轉動，下列說法正確的是（）A．物體所受彈力增大，摩擦力也增大 B．物體所受彈力增大，摩擦力減小C．物體所受彈力減小，摩擦力也減小 D．物體所受彈力增大，摩擦力不變【答案】D【詳解】物體在豎直方向上靜摩擦力始終平衡重力，所以摩擦力不變。水平方向上，物體所受彈力提供向心力，由于物體隨圓筒轉動的角速度增大，向心力增大，所以彈力增大。故選D。3．（2022秋·甘肅蘭州·高三西北師大附中期中）兩根長度不同的細線下面分別懸掛兩個相同小球，細線上端固定在同一點，若兩個小球以相同的角速度繞共同的豎直軸在水平面內做勻速圓周運動，則兩個擺球在運動過程中，相對位置關系示意圖正確的是（）A． B．C． D．【答案】B【詳解】由勻速圓周運動mθ為繩與豎直方向的夾角r=l得g兩球角速度相同，則lcos4．（2022·高一課時練習）如圖，一圓盤可繞一通過圓心且垂直于盤面的豎直軸轉動，在圓盤上放一塊橡皮，橡皮塊隨圓盤一起轉動（俯視為逆時針）。某段時間內圓盤轉速不斷增大，但橡皮塊仍相對圓盤靜止，在這段時間內，關于橡皮塊所受摩擦力Ff的方向的四種表示（俯視圖）中，正確的是（）A．B．C． D．【答案】C【詳解】因為圓盤轉速不斷增大，所以橡皮塊將隨圓盤一起進行加速圓周運動，此時摩擦力Ff既要提供指向圓心的向心力，又要提供與運動方向相同的切向力，所以合力方向應該在軌道內側且與速度成銳角，故選C。5．（2022春·江西宜春·高一江西省萬載中學階段練習）下列關于向心力的敘述中，不正確的是（）A．向心力的方向始終沿著半徑指向圓心，所以是一個變力B．做勻速圓周運動的物體，除了受到別的作用力外，還受到一個向心力的作用C．向心力只改變物體線速度的方向，不改變物體線速度的大小D．向心力可以由某個力來提供，也可以由某幾個力的合力來提供，或者由某一個力的分力來提供【答案】B【詳解】A．向心力時刻指向圓心，與速度垂直，所以是一個變力，故A正確，不符合題意；BD．向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的，它可以是物體受力的合力，也可以是某一個力的分力，因此，在進行受力分析時，不能再分析向心力，故B錯誤，符合題意，D正確，不符合題意；C．向心力時刻指向圓心，與速度垂直，所以向心力只改變速度方向，不改變速度大小，故C正確，不符合題意。故選B。6．（2022·高二課時練習）質量為m的小球用長為L的輕質細線懸掛在O點，在O點的正下方L2A．小球的線速度突然增大B．小球的角速度突然減小C．小球對細線的拉力突然增大D．小球對細線的拉力保持不變【答案】C【詳解】AB．根據(jù)題意，細線碰到釘子的瞬間，小球的瞬時速度v不變，但其做圓周運動的半徑從L突變?yōu)長2，由ω=CD．根據(jù)FT7．（2022·高二課時練習）如圖所示，用長為L的細線拴住一個質量為m的小球，使小球在水平面內做勻速圓周運動，細線與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g，關于小球的受力情況，下列說法正確的是（）A．小球受到重力、細線的拉力和向心力三個力B．向心力由細線對小球的拉力提供C．向心力的大小等于細線對小球拉力的水平分力D．向心力的大小等于mg【答案】C【詳解】ABC．對小球受力分析可知，小球受到重力、細線的拉力兩個力，這兩個力的合力提供向心力，也可把拉力分解，拉力的水平分力提供向心力，如圖所示，AB錯誤，C正確；D．向心力的大小FD錯誤。故選C。8．（2022·高二課時練習）如圖所示，質量相同的質點A、B被用輕質細線懸掛在同一點O，在同一水平面內做勻速圓周運動，則（）A．A的線速度一定比B的線速度大B．A的角速度一定比B的角速度大C．A的向心力一定比B的向心力小D．A所受細線的拉力一定比B所受細線的拉力小【答案】A【詳解】AB．設細線與豎直方向的夾角為θ，根據(jù)mg得gLω=A球細線與豎直方向的夾角較大，則線速度較大，兩球Lcosθ相等，則兩球的角速度相等，故A正確，B錯誤；C．向心力FA球細線與豎直方向的夾角較大，則向心力較大，故C錯誤；D．根據(jù)豎直方向上受力平衡有FA球與豎直方向的夾角較大，則A球所受細線的拉力較大，故D錯誤。故選A。9．（2022·高二課時練習）如圖所示，某同學用硬塑料管和一個質量為m的鐵質螺絲帽研究勻速圓周運動，將螺絲帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持豎直并在水平方向做半徑為r的勻速圓周運動，則只要運動角速度合適，螺絲帽恰好不下滑，假設螺絲帽與塑料管間的動摩擦因數(shù)為μ，認為最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力。重力加速度為g，則在該同學手轉塑料管使螺絲帽恰好不下滑時，下列分析正確的是（）A．螺絲帽受重力、彈力、摩擦力以及向心力B．螺絲帽受到塑料管的彈力方向水平向外，背離圓心C．此時手轉動塑料管的角速度ω=gD．若塑料管轉動加快，螺絲帽有可能相對塑料管發(fā)生運動【答案】C【詳解】AB．螺絲帽受重力、彈力和摩擦力三個力的作用，螺絲帽在水平方向受到的彈力提供向心力，彈力的方向指向圓心，AB錯誤；C．螺絲帽恰好不下滑，則螺絲帽受到的重力和最大靜摩擦力平衡，根據(jù)mg=Ff=μFN，F(xiàn)N=mω2r解得ω=gμr，D．若塑料管轉動加快，則所需向心力增大，彈力增大，最大靜摩擦力增大，螺絲帽受到的重力和靜摩擦力仍然平衡，D錯誤。故選C。二、多選題10．（2022·高一課時練習）小金屬球質量為m，用長為L的輕質懸線固定于O點，在O點的正下方L2處釘有一顆釘子PA．小球的角速度突然增大B．懸線的拉力突然減小C．小球的向心力突然增大D．小球的線速度突然增大【答案】AC【詳解】D．由題意知，當懸線運動到與釘子相碰時，懸線仍然豎直，小球在豎直方向仍然只受重力和懸線的額拉力，故其運動方向不受力，小球的線速度不變，故D錯誤；A．根據(jù)ω=vr，r減小，C．根據(jù)Fn=mv2rB．由牛頓第二定律T?mg=mv2r減小，v不變，m不變，則懸線拉力增大，故B錯誤。故選AC。三、實驗題11．（2022秋·福建莆田·高三莆田一中期中）用如圖所示的實驗裝置來探究小球作圓周運動所需向心力的大小F'與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系，轉動手柄使長槽和短槽分別隨變速輪塔勻速轉動，槽內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，球對擋板的反作用力通過橫臂的杠桿作用使彈簧測力筒下降，從而露出標尺，標尺上的紅白相間的等分格顯示出A、B小球所受向心力。某次實驗圖片如下，請回答相關問題：（1）在研究向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系時，我們主要用到了物理學中_________的方法；A．理想實驗法

B．等效替代法

C．控制變量法（2）圖中是在研究向心力的大小F與_________的關系。A．質量m

B．角速度ω

C．半徑r（3）若圖中標尺上紅白相間的等分格顯示出兩A、B兩小球所受向心力的比值為1：4，運用圓周運動知識可以判斷與皮帶連接的左右變速輪塔對應的半徑之比為_________。A．16：1

B．4：1

C．2：1

D．2【答案】

C

B

C【詳解】（1）[1]在研究向心力的大小F與質量m、角速度ω和半徑r之間的關系時，保持質量m和角速度ω不變，探究向心力的大小F與半徑r；保持質量m和半徑r不變，探究向心力的大小F與角速度ω；保持半徑r和角速度ω不變，探究向心力的大小F與質量m；是采用了控制變量法。故選C。（2）[2]圖中小球的質量m相同、轉動半徑r也相同，可知是探究向心力的大小F與角速度ω的關系。故選B。（3）[3]由向心力的表達式F=mω2r可知，在小球的質量m相同、轉動半徑兩個變速輪塔是通過皮帶傳動，即兩變速輪塔邊緣點的線速度大小相等，結合線速度與角速度的關系v=ωr可知，兩變速輪塔的半徑之比r1r12．（2022·全國·高一專題練習）如圖所示為研學小組的同學們用圓錐擺驗證向心力表達式的實驗情景。將一輕細線上端固定在鐵架臺上，下端懸掛一個質量為m的小球，將畫有幾個同心圓周的白紙置于懸點下方的水平平臺上，調節(jié)細線的長度使小球自然下垂靜止時恰好位于圓心處。手帶動小球運動使它在放手后恰能在紙面上方沿某個畫好的圓周做勻速圓周運動。調節(jié)平臺的高度，使紙面貼近小球但不接觸。（1）若忽略小球運動中受到的阻力，在具體的計算中可將小球視為質點，重力加速度為g；①從受力情況看，小球做勻速圓周運動所受的向心力是____________（選填選項前的字母）；A．小球所受繩子的拉力

B．小球所受的重力

C．小球所受拉力和重力的合力②在某次實驗中，小球沿半徑為r的圓做勻速圓周運動，用秒表記錄了小球運動n圈的總時間t，則小球做此圓周運動的向心力大小Fn=____________（用m、n、t、r及相關的常量表示）。用刻度尺測得細線上端懸掛點到畫有圓周紙面的豎直高度為h，那么對小球進行受力分析可知，小球做此圓周運動所受的合力大小F=____________（用m、h③保持n的取值不變，改變h和r進行多次實驗，可獲取不同時間t。研學小組的同學們想用圖像來處理多組實驗數(shù)據(jù)，進而驗證小球在做勻速圓周運動過程中，小球所受的合力F與向心力Fn大小相等。為了直觀，應合理選擇坐標軸的相關變量，使待驗證關系是線性關系。為此不同的組員嘗試選擇了不同變量并預測猜想了如圖所示的圖像，若小球所受的合力F與向心力FA．

B．

C．

D．（2）考慮到實驗的環(huán)境、測量條件等實際因素，對于這個實驗的操作，下列說法中正確的是_________（選填選項前的字母）；A．相同體積的小球，選擇密度大一些的球可以減小空氣阻力對實驗的影響B(tài)．相同質量的小球，選擇體積小一些的球有利于確定其圓周運動的半徑C．測量多個周期的總時間再求周期的平均值，有利于減小周期測量的偶然誤差D．在這個實驗中必須測量出小球的質量【答案】

C

m4π2【詳解】（1）①[1]小球在運動過程中受到重力和繩子的拉力，重力和繩子的拉力的合力提供小球做圓周運動的向心力。故選C。②[2]小球做圓周運動的周期為T根據(jù)向心力公式可知F聯(lián)立可得F[3]令繩子和豎直方向的夾角為θ，根據(jù)三角形定則可知，小球的合力大小為F③[4]由上可知m解得t所以t2和h成正比。故選B。（2）[5]A．相同體積的小球，選擇密度大一些的球，質量可