2023春新教材高中物理第6章圓周運動2向心力課后提能訓(xùn)練新人教版

第六章2A組·水平過關(guān)1．關(guān)于向心力的說法中正確的是()A．物體由于做圓周運動而產(chǎn)生了一個指向圓心的力就是向心力B．向心力不能改變做圓周運動物體的速度大小C．做勻速圓周運動的物體，其向心力是不變的D．做圓周運動的物體，其所受外力的合力的方向一定指向圓心【答案】B【解析】物體做圓周運動就需要有向心力，而向心力是由外界提供的，不是物體本身產(chǎn)生的，故A錯誤；向心力方向總是與速度方向垂直，不做功，不能改變速度的大小，只改變速度的方向，故B正確；做勻速圓周運動物體的向心力始終指向圓心，方向時刻在改變，則向心力是變化的，故C錯誤；做圓周運動的物體，其所受外力的合力的方向不一定指向圓心，只有做勻速圓周運動的物體的合力一定指向圓心，故D錯誤．2．一學(xué)習(xí)小組利用如圖所示的實驗裝置，研究向心力與質(zhì)量、角速度和半徑的關(guān)系．同學(xué)們所采用的研究方法是()A．類比法 B．科學(xué)推理法C．控制變量法 D．等效替代法【答案】C【解析】在研究物體的“向心力與質(zhì)量、角速度與半徑”的關(guān)系時，由于變量較多，因此采用了“控制變量法”進(jìn)行研究，分別控制一個物理量不變，看另外兩個物理量之間的關(guān)系，故A、B、D錯誤，C正確．3．如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的圓筒內(nèi)壁上，有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動而未滑動．當(dāng)圓筒的角速度增大以后，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．物體所受彈力增大，摩擦力不變D．物體所受彈力減小，摩擦力也減小【答案】C【解析】物體做勻速圓周運動，合力指向圓心，對物體受力分析，受重力、向上的靜摩擦力、指向圓心的支持力，如圖；其中重力G與靜摩擦力f平衡，即f＝G，與物體的角速度無關(guān)，支持力FN提供向心力，所以當(dāng)圓筒的角速度ω增大以后，向心力變大，支持力FN增大，所以C正確，A、B、D錯誤．4．在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的小球在細(xì)繩拉力作用下，以速度v做半徑為R的勻速圓周運動，小球所受合力的大小為()A．meq\f(v,R) B．meq\f(v2,R)C．mvR D．mv2R【答案】B【解析】小球所受的拉力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律，得F＝meq\f(v2,R)，故選B．5．如圖所示，把一個小球放在玻璃漏斗中，晃動漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動．小球的向心力由以下哪個力提供()A．重力B．支持力C．重力和支持力的合力D．重力、支持力和摩擦力的合力【答案】C【解析】小球受到重力和支持力，由于小球在漏斗壁的某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動，所以小球的向心力由重力和支持力的合力提供，故C正確．6．(多選)如圖所示，物塊在水平圓盤上，與圓盤一起繞固定軸勻速運動．下列說法中正確的是()A．物塊處于平衡狀態(tài)B．物塊受三個力作用C．在角速度一定時，物塊到轉(zhuǎn)軸的距離越遠(yuǎn)，物塊越容易脫離圓盤D．在物塊到轉(zhuǎn)軸距離一定時，物塊運動周期越小，越容易脫離圓盤【答案】BCD【解析】物塊在做勻速圓周運動，合力提供向心力，不是平衡狀態(tài)，A錯誤；對物塊受力分析，重力與支持力在豎直方向平衡，靜摩擦力提供向心力，所以共受三個力作用，B正確；根據(jù)向心力方程f＝mrω2，得到轉(zhuǎn)軸的距離越遠(yuǎn)，所需摩擦力越大，物塊越容易脫離圓盤，C正確；根據(jù)向心力公式f＝mreq\f(4π2,T2)，得物塊到轉(zhuǎn)軸距離一定時，物塊運動周期越小，所需摩擦力越大，越容易脫離圓盤，D正確．7．如圖所示，一只老鷹在水平面內(nèi)盤旋做勻速圓周運動，則關(guān)于老鷹受力的說法正確的是()A．老鷹受重力、空氣對它的作用力和向心力的作用B．老鷹受重力和空氣對它的作用力C．老鷹受重力和向心力的作用D．老鷹受空氣對它的作用力和向心力的作用【答案】B【解析】老鷹在空中做圓周運動，受重力和空氣對它的作用，兩個力的合力充當(dāng)它做圓周運動的向心力．向心力是根據(jù)力的作用效果命名的，不是物體實際受到的力，在分析物體的受力時，不能將其作為物體受到的力．故B正確．8．如圖所示，在光滑桿上穿著兩個小球，質(zhì)量分別為m1、m2，且m1＝2m2，用細(xì)線把兩球連起來，當(dāng)盤架水平勻速轉(zhuǎn)動時．兩小球剛好能與桿保持無相對滑動，此時兩小球到轉(zhuǎn)軸的距離r1與r2之比為()A．1∶1 B．1∶eq\r(2)C．2∶1 D．1∶2【答案】D【解析】設(shè)兩球受細(xì)線的拉力分別為F1、F2，則對質(zhì)量為m1的小球，有F1＝m1r1ωeq\o\al(2,1)，對質(zhì)量為m2的小球，有F2＝m2r2ωeq\o\al(2,2).因為F1＝F2，ω1＝ω2，解得eq\f(r1,r2)＝eq\f(m2,m1)＝1∶2.9．飛機飛行時除受到發(fā)動機的推力和空氣阻力外，還受到重力和機翼的升力，機翼的升力垂直于機翼所在平面向上，當(dāng)飛機在空中盤旋時機翼向內(nèi)側(cè)傾斜(如圖所示)，以保證重力和機翼升力的合力提供向心力．設(shè)飛機以速率v在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動時機翼與水平面成θ角，飛行周期為T.下列說法正確的是()A．若飛行速率v不變，θ增大，則半徑R增大B．若飛行速率v不變，θ增大，則周期T增大C．若θ不變，飛行速率v增大，則半徑R增大D．若飛行速率v增大，θ增大，則周期T一定不變【答案】C【解析】如圖分析受力，向心力F＝mgtanθ＝meq\f(v2,R)，可知若飛行速率v不變，θ增大，則半徑R減小，由v＝eq\f(2πR,T)可知周期T減小，故A、B錯誤；由mgtanθ＝eq\f(mv2,R)可知，若θ不變，飛行速率v增大，則半徑R增大，故C正確；由mgtanθ＝meq\f(v2,R)可知，若飛行速率v增大，θ增大，則半徑R的變化情況不能確定，由mgtanθ＝mReq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2可知，周期T的變化情況不能確定，故D錯誤．10．(多選)一個內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直水平面，圓錐筒固定，有質(zhì)量相同的小球A和B沿著筒的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，如圖所示，A的運動半徑較大，則()A．A球的角速度必小于B球的角速度B．A球的線速度必小于B球的線速度C．A球的運動周期必大于B球的運動周期D．A球?qū)ν脖诘膲毫Ρ卮笥贐球?qū)ν脖诘膲毫Α敬鸢浮緼C【解析】兩個小球均受到重力mg和筒壁對它的彈力FN的作用，其合力必定在水平面內(nèi)時刻指向圓心．由圖可知，筒壁對球的彈力FN＝eq\f(mg,sinθ)，向心力F＝mgcotθ，其中θ為圓錐頂角的一半．對于A、B兩球因質(zhì)量相等，θ角也相等，所以A、B兩小球受到筒壁的彈力大小相等，A、B兩小球?qū)ν脖诘膲毫Υ笮∠嗟?，D錯誤；由牛頓第二定律知，mgcotθ＝eq\f(mv2,r)＝mω2r＝meq\f(4π2r,T2)，所以小球的線速度v＝eq\r(grcotθ)，角速度ω＝eq\r(\f(gcotθ,r))，周期T＝2πeq\r(\f(r,gcotθ)).由此可見，小球A的線速度必定大于小球B的線速度，B錯誤；小球A的角速度必小于小球B的角速度，小球A的周期必大于小球B的周期，A、C正確．B組·能力提升11．如圖，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺開始做平拋運動．現(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺半徑R＝0.5m，離水平地面的高度H＝0.8m，物塊平拋落地過程水平位移的大小s＝0.4m．設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10m/s2.求：(1)物塊做平拋運動的初速度大小v0；(2)物塊與轉(zhuǎn)臺間的動摩擦因數(shù)μ.【答案】(1)1m/s(2)0.2【解析】(1)物塊做平拋運動，在豎直方向上，有H＝eq\f(1,2)gt2，在水平方向上，有s＝v0t.聯(lián)立解得v0＝seq\r(\f(g,2H)).代入數(shù)據(jù)得v0＝1m/s.(2)物塊離開轉(zhuǎn)臺時，最大靜摩擦力提供向心力，有fm＝meq\f(v\o\al(2,0),R)，fm＝μN＝μmg，聯(lián)立，解得μ＝eq\f(v\o\al(2,0),gR).代入數(shù)據(jù)，得μ＝0.2.12．如圖所示，已知繩長L＝20cm，水平桿長L′＝0.1m，小球質(zhì)量m＝0.3kg，整個裝置可繞豎直軸轉(zhuǎn)動．(g取10m/s2)求：(1)要使繩子與豎直方向成45°角，該裝置必須以多大的角速度轉(zhuǎn)動？(2)此時繩子的張力為多大？【答案】(1)6.4rad/s(2)4.24N【解析】小球繞桿做圓