物理魯科版必修第二冊第2節(jié) 科學探究：向心力課時作業(yè)(二)

【精挑】第2節(jié)科學探究：向心力課時練習

一.單項選擇

1.如圖所示，“旋轉秋千”中的兩個座椅A.B質量相等，通過相同長度的纜繩懸掛在

旋轉圓盤上。不考慮空氣阻力的影響，當旋轉圓盤繞豎直中心軸勻速轉動時，下列說法

正確的是（）

A.A的線速度比B的大

B.懸掛A.B的纜繩與豎直方向的夾角相等

C.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的纜繩所受的拉力小

D.A與B的向心加速度大小相等

2.如圖所示為一在水平面內(nèi)做勻速圓周運動的圓錐擺，已知擺球的質量為如擺線與豎

直方向的角度為明擺線長為心下列說法中正確的是（）

A.擺球受重力.拉力和向心力的作用B.擺線對擺球的拉力提供向心力

C,向心力大小為儂tan"D.線速度大小為人"

3.如圖，一同學表演蕩秋千。已知秋千的兩根繩長均為4m,該同學和秋千踏板的總質

量約為50kg,重力加速度g=10m/s2?繩的質量忽略不計，當該同學蕩到秋千支架的正下

方時，速度大小為餉/s,此時每根繩子平均承受的拉力約為（）

A.100NB.250NC.350ND.700N

4.有一種叫“飛椅”的游樂項目，如圖所示，長為工的鋼繩一端系著座椅，另一端固

定在半徑為r的水平轉盤邊緣。轉盤可繞穿過其中心的豎直軸轉動。當轉盤以角速度3

勻速轉動時，鋼繩與轉軸在同一豎直平面內(nèi)，與豎直方向的夾角為。。不計鋼繩的重力。

以下說法正確的是（）

A.鋼繩的拉力大小為勿o"sin。

mg

B.鋼繩的拉力大小為如6

C.如果角速度足夠大，可以使鋼繩成水平拉直

D.兩個體重不同的人，擺開的夾角。一樣大

5.如圖所示，兩根長度相同的細繩連接著兩個相同的小球，在光滑水平面上繞豎直軸0

勻速圓周轉動，兩根繩子保持在一條直線上，則兩根繩子中的彈力6和巴之比為（）

C.3：2D.3：1

6.如圖所示，汽車正在水平路面上轉彎，且沒有發(fā)生側滑。下列說法正確的是（）

A.汽車轉彎時由車輪和路面間的靜摩擦力提供向心力

B.汽車轉彎時由汽車受到的重力與支持力的合力提供向心力

C.汽車轉彎時由車輪和路面間的滑動摩擦力提供向心力

D.汽車轉彎半徑不變，速度減小時，汽車受到靜摩擦力可能不變

7.小球a.。分別通過長度相等的輕繩拴在。點，給a.方恰當速度，使兩小球分別在

不同水平面內(nèi)做勻速圓周運動，8與豎直方向夾角為60°,而與豎直方向夾角為30°,

則a做圓周運動的周期與6做圓周運動的周期之比為（）

8.“旋轉紐扣”是一種傳統(tǒng)游戲。如圖，先將紐扣繞幾圈，使穿過紐扣的兩股細繩擰在

一起，然后用力反復拉繩的兩端，紐扣正轉和反轉會交替出現(xiàn)。拉動多次后，紐扣繞其

中心的轉速可達50r/s,此時紐扣上距離中心1cm處的點向心加速度大小約為（）

9.如圖所示，a.b兩物體放在圓盤上，其質量之比是1：2,a.b兩物體到圓心的距離

之比是2：3,圓盤繞圓心做勻速圓周運動，兩物體相對圓盤靜止，a.b兩物體受到的

靜摩擦力之比是（）

10.如圖所示，質量為〃的小環(huán)套在豎直平面內(nèi)半徑為〃的光滑大圓環(huán)軌道上做圓周運

動。小環(huán)經(jīng)過大圓環(huán)最高點時，下列說法錯誤的是（）

A.小環(huán)對大圓環(huán)的壓力可以等于0g

B.小環(huán)對大圓環(huán)的拉力可以等于/*

C.小環(huán)的線速度大小不可能小于回H

D.小環(huán)的向心加速度可以等于g

11.如圖所示，一質量為卬的人在水平路面上騎著質量為〃的自行車，在水平面內(nèi)做半

徑為彳的勻速圓周運動。由于圓周運動的半徑較大，人和車都可以視為質點，自行車

的線速度大小為右重力加速度大小為g,則自行車對人的作用力大小為（）

A.RB.

12.小明同學放假回到家里，給他3歲的妹妹帶了一塊巧克力，不過他并沒有直接給她，

而是將巧克力放在伸開的手掌里在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動，叫妹妹去抓，將其簡化

為如圖所示的模型，下方方塊為手掌，上方方塊為巧克力，則手掌在aAd四個位置時

（a￡與圓心。在同一水平線上，cd與圓心。在同一豎直平線上），下列說法正確的是

（）

A.在a位置時，巧克力對手掌的壓力大于巧克力的重力

B.在6位置時，巧克力靠靜摩擦力提供向心力

C.在c位置時，巧克力靠靜摩擦力提供向心力

D.在d位置時，巧克力處于失重狀態(tài)

13.在醫(yī)學研究中，常常用超速離心機分離血液中的蛋白。如圖所示，用極高的角速度

旋轉封閉的玻璃管一段時間后，管中的蛋白會按照不同的屬性而相互分離.分層，且密

度大的出現(xiàn)在遠離轉軸的管底部。已知玻璃管繞轉軸勻速轉動時，管中兩種不同的蛋白

P.Q相對于轉軸的距離分別為r和2r,則（）

A.蛋白P受到的力有重力浮力和向心力

B.蛋白P和蛋白Q的角速度之比為1：2

C.蛋白P和蛋白Q的向心加速度之比為1：2

D.蛋白P和蛋白Q的向心力之比為1：2

14.如圖所示，在光滑水平面上，質量為勿的小球在細線的拉力作用下，以速度丫做半

徑為r的勻速圓周運動。小球所受向心力的大小為（）

m-tn—

A.rB.rC.my'rD.mvr

15.C919中型客機全稱C0MACC919,是我國首款按照最新國際適航標準，具有自主知識

產(chǎn)權的干線民用飛機，由中國商用飛機有限責任公司研制，當前己有6架C919飛機完

成取證試飛工作，預計2021年正式投入運營。如圖所示的是C919客機在無風條件下，

飛機以一定速率/在水平面內(nèi)轉彎，如果機艙內(nèi)儀表顯示機身與水平面的夾角為6,轉

彎半徑為r,那么下列的關系式中正確的是（）

v2v2tan0v

A.gtan。B.gtan夕cgD.gtan。

參考答案與試題解析

1.【答案】C

【解析】

A.A.B兩個座椅具有相同的角速度，根據(jù)題圖及公式

v=cor

可知，A的運動半徑小，A的線速度就小，故A錯誤；

B.任一座椅，受力如圖所示

由纜繩的拉力與座椅的重力的合力提供向心力，則

mgtan0^marr

得

八公2丁

tan0------

g

A的半徑r較小，A.B的角速度u相等，可知懸掛A的纜繩與豎直方向夾角較小，故

B錯誤；

C.由圖可知

4=反

COS。

懸掛A的纜繩與豎直方向夾角較小，拉力較小，故C正確；

D.根據(jù)

因為A.B角速度相等，而A的運動半徑小，則A的向心加速度較小，故D錯誤.

故選Co

2.【答案】C

【解析】

【分析】

【詳解】A.向心力是效果力，是由其他力提供的，不能說受到向心力的作用，故A錯

誤；

B.擺線對擺球的拉力的水平分力提供向心力，故B錯誤；

C.對擺球，根據(jù)豎直方向平衡條件有

Tcos0=mg

水平方向有

TsinO=Fn

向心力大小為

F“=mgtan0

故C正確；

D.根據(jù)

v2

Fn=mgtan0=m—

解得

v=JgRtanS=JgLsin6tan6

故D錯誤。

故選Co

3.【答案】C

【解析】

以同學和秋千整體作為研究對象，整體受到豎直向下的重力以及豎直向上的繩子的拉力,

令每根繩子的拉力為凡繩長為人根據(jù)牛頓第二定律有

2

2F-mg=m^-

解得

F-350N

故選Co

4.【答案】D

【解析】

AB.對座椅受力分析，如圖

y軸上有

Feos0=mg

解得

1

X軸上有

Ain(r+Zsin9)

得

__加+LsinS)

r~--------------------

sin8

選項AB錯誤；

C.因鋼繩拉力的豎直分量等于人的重力，則即使角速度足夠大，也不可以使鋼繩成水

平拉直，選項C錯誤；

D.根據(jù)以上分析可得

mg_+￡sin^)

cosSsin6

兩邊可消掉處即兩個體重不同的人，擺開的夾角。一樣大，選項D正確。

故選Do

5.【答案】C

【解

【詳解】兩個球都做勻速圓周運動，合力等于向心力

F「F2=n132r

2

F2=mw(2r)

解得F產(chǎn)3/2F2

故選C.

6.【答案】A

【解析】

【分析】

【詳解】ABC.汽車轉彎時靠靜摩擦力提供向心力，故A正確，BC錯誤；

V2

J—IH---

D.根據(jù)R,知半徑不變，速度減小時，向心力減小，則汽車受到的靜摩擦力減

小，故D錯誤。

故選A?

7.【答案】B

【解析】

對球受力分析如圖

o

根據(jù)牛頓第二定律

4/

mgtan3=m-Lsin0

解得

_/4/Zcosd

則

T?_Icos60和

工二Vcos30=yT

故B正確，ACD錯誤。

故選B。

8.【答案】C

【解析】

【分析】

【詳解】紐扣在轉動過程中

co=2兀n=100>rrad/s

由向心加速度

a=arr?1000m/s2

故選C

9.【答案】B

【解析】

兩個物體是同軸傳動，角速度相等，根據(jù)尸=0732可知，向心力之比

名41

一%-

-人=3

對小物塊進行受力分析可知a.b兩物體受到的靜摩擦力提供物體做圓周運動的向心力,

則a.b兩物體受到的靜摩擦力之比等于向心力之比。

故選B。

10.【答案】C

【解析】

AC.當小環(huán)對大圓環(huán)的壓力等于儂時，對小環(huán)受力分析有

P2

N-mg巾一=0

Y

解得

v=0

A正確，不符合題意，C錯誤，符合題意；

B.當小環(huán)對大圓環(huán)的拉力等于儂時，對小環(huán)受力分析有

p2

N+mg=^n—=2mg

B正確，不符合題意；

D.當小環(huán)與大環(huán)沒有相互作用力時，對小環(huán)受力分析有

mg=ma

解得

gR

D正確，不符合題意。

故選Co

11.【答案】B

【解析】

人做勻速圓周運動，則人的合外力提供向心力有

v2

鼠=m—

nR

設自行車對人的作用力大小為反根據(jù)力的合成規(guī)律有

心=4，陽）。尸

聯(lián)立解得自行車對人的作用力大小為

所以B正確；ACD錯誤；

故選Bo

12.【答案】B

【解析】

A.在a位置時巧克力在豎直方向受力平衡，所以巧克力受到的支持力的大小等于巧克

力的重力的大小，根據(jù)牛頓第三定律得到巧克力對手掌的壓力與巧克力受到的支持力大

小相等，故A錯誤；

B.在6位置時向心加速度方向水平向右，在水平方向只受靜摩擦力的作用，所以巧克

力靠