2024-2025學(xué)年高一物理必修第二冊(cè)（配魯科版）分層作業(yè)14 科學(xué)探究 向心力

分層作業(yè)14科學(xué)探究:向心力A組必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是()A.有一定的初速度,且受到一個(gè)始終與初速度垂直的恒力作用B.有一定的初速度,且受到一個(gè)大小不變,方向變化的力的作用C.有一定的初速度,且受到一個(gè)方向始終指向圓心的力的作用D.有一定的初速度,且受到一個(gè)大小不變,方向始終和速度垂直的合力作用2.(2024甘肅白銀高一階段練習(xí))小朋友在玩蕩秋千時(shí),在擺動(dòng)過(guò)程中,繩子所受拉力最大的時(shí)候是秋千()A.擺到最高點(diǎn)時(shí)B.擺到最低點(diǎn)時(shí)C.在上擺過(guò)程中D.在下擺過(guò)程中3.汽車駛過(guò)一座半徑為r的圓形拱橋,當(dāng)它到達(dá)橋頂時(shí)速度為v,此時(shí)汽車的向心加速度a為()A.vr B.C.vr2 D4.(多選)質(zhì)量相等的A、B兩物體,放在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上,A離軸O的距離是B離軸O距離的一半,如圖所示,當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí),A、B都無(wú)滑動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是()A.因?yàn)閍=ω2r,而rB>rA,所以B的向心加速度比A的大B.因?yàn)閍=v2r,而rB>rA,所以A的向心加速度比C.A的線速度比B的大D.B的線速度比A的大5.(多選)如圖所示,某物體沿14光滑圓弧軌道由最高點(diǎn)滑到最低點(diǎn)的過(guò)程中,物體的速率逐漸增大,則(A.物體受的向心力方向始終指向圓心OB.物體的合外力方向始終指向圓心OC.物體的合外力就是向心力D.物體受的向心力逐漸增大6.(2024浙江衢州高一月考)如圖所示,花式摩托艇表演中,摩托艇以速度v在水平海面做勻速圓周運(yùn)動(dòng),軌跡半徑為r,摩托艇與人的總質(zhì)量為m,空氣阻力不計(jì),則水對(duì)摩托艇的作用力大小為。

7.如圖所示,壓路機(jī)大輪的半徑R是小輪半徑r的2倍,壓路機(jī)勻速行駛時(shí),大輪邊緣上A點(diǎn)的向心加速度為0.12m/s2,那么小輪邊緣上B點(diǎn)的向心加速度為多大?大輪上距軸心的距離為R3的C點(diǎn)的向心加速度為多大8.如圖所示,小球通過(guò)細(xì)線繞圓心O在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知小球質(zhì)量m=0.40kg,線速度大小v=1.0m/s,細(xì)線長(zhǎng)L=0.25m。(1)求小球的角速度大小ω;(2)求細(xì)線對(duì)小球的拉力大小F;(3)若細(xì)線最大能承受6.4N的拉力,求小球運(yùn)行的最大線速度。B組關(guān)鍵能力提升練9.如圖所示,兩輪壓緊,通過(guò)摩擦傳動(dòng)(不打滑),已知大輪半徑是小輪半徑的2倍,E為大輪半徑的中點(diǎn),C、D分別是大輪和小輪邊緣的一點(diǎn),則E、C、D三點(diǎn)向心加速度大小關(guān)系正確的是()A.anC=anD=2anE B.anC=2anD=2anEC.anC=anD2=2aD.anC=anD210.(2024河南濮陽(yáng)高一階段練習(xí))如圖所示,在水平轉(zhuǎn)盤上放置三個(gè)不同小滑塊a、b和c,它們到轉(zhuǎn)軸的距離之比為1∶2∶3,它們與轉(zhuǎn)盤之間的動(dòng)摩擦因數(shù)之比也為1∶2∶3。轉(zhuǎn)盤從靜止開(kāi)始緩慢增大轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中短時(shí)間內(nèi)可按勻速圓周運(yùn)動(dòng)處理,下列判斷正確的是()A.在相對(duì)圓盤運(yùn)動(dòng)之前,a、b和c的向心力大小之比為1∶2∶3B.在相對(duì)圓盤運(yùn)動(dòng)之前,a、b和c受到的摩擦力大小之比為1∶2∶3C.在相對(duì)圓盤運(yùn)動(dòng)之前,a、b和c向心加速度大小之比為1∶2∶3D.a、b和c中首先發(fā)生相對(duì)圓盤滑動(dòng)的是小滑塊c11.如圖所示,一個(gè)內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面,圓錐筒固定不動(dòng),兩個(gè)質(zhì)量相等的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則以下說(shuō)法正確的是()A.A球的線速度必定小于B球的線速度B.A球的角速度必定小于B球的角速度C.A球的運(yùn)動(dòng)周期必定小于B球的運(yùn)動(dòng)周期D.A球?qū)ν脖诘膲毫Ρ囟ù笥贐球?qū)ν脖诘膲毫?2.如圖所示,是用來(lái)研究向心力與轉(zhuǎn)動(dòng)物體的半徑、質(zhì)量以及角速度之間關(guān)系的向心力演示器。(1)這個(gè)實(shí)驗(yàn)所用的主要研究方法是。

A.控制變量法 B.等效代替法C.理想實(shí)驗(yàn)法 D.假設(shè)法(2)圖中兩個(gè)相同的鋼球位置距各自轉(zhuǎn)軸的距離相等,由此可推測(cè)出是在研究向心力的大小F與的關(guān)系。

A.質(zhì)量mB.角速度ωC.半徑r13.有一種叫“飛椅”的游樂(lè)項(xiàng)目,示意圖如圖所示。長(zhǎng)為L(zhǎng)的鋼繩一端系著座椅,另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤邊緣。轉(zhuǎn)盤可繞穿過(guò)其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),鋼繩與轉(zhuǎn)動(dòng)軸在同一豎直平面內(nèi),與豎直方向的夾角為θ。不計(jì)鋼繩的重力。求:(1)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω與夾角θ的關(guān)系。(2)此時(shí)鋼繩的拉力多大?

分層作業(yè)14科學(xué)探究:向心力1.D做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,向心力大小不變,方向時(shí)刻指向圓心,且其向心力等于合力,故只有D正確。2.B設(shè)秋千在擺動(dòng)過(guò)程中,繩與豎直方向的夾角為θ,根據(jù)牛頓第二定律有F-mgcosθ=mv2l,所以F=mgcosθ+mv2l,在秋千擺動(dòng)過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),速度最大,且3.B汽車的向心加速度a=v2r,故選4.ADA、B兩物體在同一轉(zhuǎn)臺(tái)上,且無(wú)滑動(dòng),所以角速度相同,由v=ωr,rB>rA,得B的線速度大于A的線速度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確;又由a=ω2r,得aB>aA,選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤。5.AD由題意可知,物體做速度增大的圓周運(yùn)動(dòng),則物體所受合外力的一個(gè)分力提供向心力,且方向始終指向圓心,另一個(gè)分力沿切向和速度同向,因此合外力方向不指向圓心,故A正確,B、C錯(cuò)誤;物體做圓周運(yùn)動(dòng),則向心力有F=mv2R,由于速率增大,所以向心力大小增大,故6.解析摩托艇受到重力和水的作用力,兩個(gè)力的合力提供向心力,如圖所示,則摩托艇所受到的合力為F合=mv2r,所以F=答案m7.解析壓路機(jī)勻速行駛時(shí),vB=vA,由a=v2r,得a得aB=2aA=0.24m/s2,又ωA=ωC,由a=ω2r得aCaA=rCrA=13,得a答案0.24m/s20.04m/s28.解析(1)小球的角速度大小為ω=vL=1.0(2)細(xì)線對(duì)小球的拉力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律得F=mv2L=0.40×1.02(3)細(xì)線對(duì)小球的拉力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律得Fm=mv解得vm=FmLm=6.4×0.25答案(1)4.0rad/s(2)1.6N(3)2.0m/s9.C同軸轉(zhuǎn)動(dòng),C、E兩點(diǎn)的角速度相等,由an=ω2r,有anCanE=2,即anC=2anE;兩輪邊緣點(diǎn)的線速度大小相等,由an=v2r,有anCanD=110.C解析同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相同,由an=ω2r得,在相對(duì)圓盤運(yùn)動(dòng)之前,a、b和c向心加速度大小之比a1∶a2∶a3=r1∶r2∶r3=1∶2∶3,故C正確;在相對(duì)圓盤運(yùn)動(dòng)之前,靜摩擦力提供向心力,因三滑塊質(zhì)量未知,故無(wú)法確定摩擦力大小之比和向心力大小之比,故A、B錯(cuò)誤;當(dāng)最大靜摩擦力提供向心力時(shí)即將發(fā)生滑動(dòng),由μmg=man,得an=μg,則三個(gè)滑塊a、b和c最大向心加速度之比等于動(dòng)摩擦因數(shù)之比,都等于1∶2∶3,故三滑塊同時(shí)發(fā)生滑動(dòng),故D錯(cuò)誤。11.B如圖所示,小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),A和B的質(zhì)量相同,小球A和B所受筒壁的支持力相同,所受的合力也相同,即它們做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的向心力是相同的。由F=mv2r可知,由于A球運(yùn)動(dòng)的半徑大于B球運(yùn)動(dòng)的半徑,故A球的線速度大于B球的線速度,A錯(cuò)誤;由F=mω2r可知,A球的角速度小于B球的角速度,B正確;由T=2πω可知,A球的運(yùn)動(dòng)周期大于B球的運(yùn)動(dòng)周期,C錯(cuò)誤;由牛頓第三定律可知,A球?qū)ν脖诘膲毫Φ扔?2.解析(1)在研究向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系時(shí),需先控制某兩個(gè)量不變,研究另外兩個(gè)物理量的關(guān)系,該方法為控制變量法,A正確;(2)圖中兩球的質(zhì)量相同,轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑相同,則研究的是向心力與角速度的關(guān)