6.2向心力同步练习-高中物理人教版（新课标)必修二（有解析）

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6.2向心力同步练习-高中物理人教版（新课标)必修二
一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）
1.
如图，一物体停在匀速转动圆筒的内壁上，如果圆筒的角速度增大，则
A.
物体所受弹力增大，摩擦力也增大了
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)B.
物体所受弹力增大，摩擦力减小了
C.
物体所受弹力和摩擦力都减小了
D.
物体所受弹力增大，摩擦力不变
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2.
如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动，座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为，重力加速度为g，则座舱?
?
?21cnjy.com
A.
运动周期为
B.
线速度的大小为
C.
向心加速度大小为
D.
所受合力的大小始终为
21
cnjy
com
3.
如图所示，竖直面内有一半径为R的光滑圆轨
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)道，一小球在圆轨道上做圆周运动，通过最低点速度为v时，小球对轨道的压力大小为；通过最低点速度为3v时，小球对轨道的压力大小为。则下列说法正确的是??????【来源：21cnj
y.co
m】
A.
B.
C.
D.
4.
如图所示，光滑的“T型”架
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)在水平方向上穿上两个小球、，两球之间用细线连着．当“T型”架匀速转动时，两小球与杆之间恰好没有相对滑动，此时两小球距离转轴的距离之比为，则两小球的质量比为?
?
21
cnjy
com
A.
B.
C.
D.
5.
遥控小车在水平地面上转弯，地面对遥控小车的
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)摩擦力已达到最大值．当遥控小车的速率增加到原来的2倍时，若使遥控小车在地面转弯时仍不打滑，遥控小车的转弯半径至少应
A.
增大到原来的2倍
B.
增大到原来的3倍
C.
增大到原来的4倍
D.
增大到原来的6倍
6.
一质量为在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为，当汽车经过半径为的弯道时，下列判断正确的是2-1-c-n-j-y
A.
汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)和向心力
B.
汽车转弯的速度为时所需的向心力为
C.
汽车转弯的速度为时汽车不会发生侧滑
D.
汽车能安全转弯的向心加速度可以超过
7.
如图所示，沿水平方向固定一光滑圆环，圆环半径为R，圆环上套一小球，质量为m，现小球在圆环上做角速度为的匀速圆周运动，则小球所受圆环的弹力为
A.
mg
B.
C.
D.
8.
如图所示，用两根长度均为l的轻绳将一质量为
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)m的小球悬挂在水平的天花板下，轻绳与天花板的夹角均为，整个系统静止，这时每根轻绳中的拉力均为现将一根轻绳剪断，当小球摆至最低点时，轻绳中的拉力为为某一值时，最大，此时比值的最大值为
A.
B.
2
C.
D.
9.
如下图所示，玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运动忽略摩擦，则玻璃球受到的力是
A.
重力和向心力
B.
重力和支持力
C.
重力、支持力和向心力
D.
重力
10.
如图所示，把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动，此时小球所受到的力有
A.
重力、支持力
B.
重力、支持力、向心力
C.
重力、支持力、离心力
D.
重力、支持力、向心力、沿漏斗壁的下滑力
二、填空题（本大题共5小题，共20.0分）
11.
如图所示．光滑水平面AB与竖直面内
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能到达最高点不计空气阻力，则物体在A点时弹簧的弹性势能为________，物体从B点运动至C点的过程中产生的内能为________．
12.
请写出五个向心力所有的表达式
_____________??______________??_______________?______________??_______________
13.
在探究向心力表达式的实验中，探究向心力与半径的关系时，应保持两球的??????????一样，得出向心力的大小和半径成??????????
14.
有一种叫“飞椅”的游乐项目，其示意图如
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)图所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动．重力加速度为g，不计钢绳的重力．当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴始终在同一竖直平面内，钢绳与竖直方向的夹角为，则转盘转动的角速度________．
15.
一根长为1m的细绳，一端固定于光滑水平面上的O点，另一端系一质量为的小球，使小球在水平面上绕O点做匀速圆周运动，运动速度为，则小球的加速度大小为__________，细绳的拉力大小为_________N．
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
16.
我们可以用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的比值。
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)
当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，皮带所套两塔轮边缘处的____相等选填“线速度”、“角速度”或“向心加速度”；
探究向心力和半径的关系时，应将传动
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)皮带套在半径________选填“相同”或“不同”两塔轮的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板________选填“A”或“B”和挡板C；
探究向心力和角速度的关系时，应将传动
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板_______选填“A”或“B”和挡板C。
本实验探究向心力与半径、角速度的关系采用的科学方法是________。
A.累积法??????????????????控制变量法
C.微元法???????????????????????????
??放大法
17.
图甲是探究向心力大小跟质量、半径、线速度关系的实验装置图。电动机带动转台匀速转动，改变电动机的电压可以改变转台的转速，光电计时器可以记录转台每转一圈的时间。用一轻质细线将金属块与固定在转台中心的力传感器连接，金属块被约束在转台的回槽中并只能沿半径方向移动且跟转台之间的摩擦力忽略不计。
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)
某同学为了探究向心力跟线速度的关系，需要控制______和______两个变量保持不变；
现用刻度尺测得金属块做匀速圆周运动的半径为r，光电计时器读出转动的周期T，则线速度，______用题中所给字母表示；
该同学多次改变转速后，记录了一系列力与对应周期数据，通过数据处理描绘出了图线图乙，若半径，则金属块的质量______结果保留2位有效数字。21教育网
四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）
18.
某高速公路的一个出口路段如图所示，情景简化：轿车从出口A进入匝道，先匀减速直线通过下坡路段至B点通过B点前后速率不变，再匀速率通过水平圆弧路段至C点，最后从C点沿平直路段匀减速到D点停下．已知轿车在A点的速度，AB长；BC为四分之一水平圆弧段，限速允许通过的最大速度，轮胎与BC段路面间的动摩擦因数，最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力，CD段为平直路段，CD长，重力加速度g取．
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)
2·1·c·n·j·y
求轿车在AB段刹车的加速度的最小值；
为保证行车安全，车轮不打滑，求水平圆弧段BC半径R的最小值；
轿车A点到D点全程的最短时间．
19.
如图所示，弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与质量为m的物块P接触但不连接．AB是光滑水平轨道，B端与半径R的光滑半圆轨道BCD相切，半圆的直径BD竖直，用外力推动物块P，将弹簧压缩，然后放开，P开始沿轨道运动，离开D点后做平抛运动，落地点到B点的距离为4R。重力加速度大小为g．
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)
物块离开D点时的速度v
物块刚到达D点时，轨道对小球的的弹力N
弹簧被压缩后的弹性势能
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：物体做匀速圆周运动
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)，合力指向圆心，提供向心力。
对物体受力分析，受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，如图，其中重力G与静摩擦力f平衡，与物体的角速度无关，支持力N提供向心力，由知，当圆筒的角速度增大以后，向心力变大，物体所受弹力N增大，故D正确，A、B、C错误。
故选：D。
本题中物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体受力分析，受重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，合力等于支持力，提供向心力。
本题中要使静摩擦力与重力平衡，角速度要大于某一个临界值，即重力不能小于最大静摩擦力
2.【答案】D
【解析】
【分析】
座舱做匀速圆周运
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)动，根据向心力的来源可确定其受力情况，再根据匀速圆周运动中线速度、角速度以及周期间的关系确定周期和线速度的大小。
本题考查匀速圆周运动的性质，要注意明确做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的，方向始终指向圆心，且大小恒定。
【解答】
A.根据角速度和周期的关系可知，周期，故A错误；
B.线速度大小，故B错误；
C.向心加速度大小为，故C错误；
D.座舱做匀速圆周运动，受到的合外力充当向心力，故合力大小，故D正确。
故选D。??【来源：21·世纪·教育·网】
3.【答案】B
【解析】
【分析】
分析向心力来源，并应
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)用向心力公式列式比较。
在解答本题时，要注意向心力来源的分析。
【解答】
小球在最低点时由重力和支持力提供向心力，则根据向心力公式可得：，，解得：，故B正确，ACD错误。
故选B。??
4.【答案】D
【解析】
【分析】两小球所受的细线的拉力提供向心力，并且它们的加速度相等，根据向心力公式即可求解。
本题主考考查了向心力公式的
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)应用，知道两小球的角速度和向心力相等是求解的关键。
【解答】
两小球所受的细线的拉力提供向心力，所以向心力相等，角速度又相等，则有：?，解得，故ABC错误，D正确。
故选D。
??
5.【答案】C
【解析】略
6.【答案】B
【解析】
【分析】
汽车在水平面内做圆周运动，重力与
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)支持力平衡，侧向静摩擦力提供向心力，如果车速达到，根据牛顿第二定律求出所需向心力，当最大静摩擦力提供向心力时，转弯速度最大，通过比较与最大速度关系，判断是否发生侧滑；由牛顿第二定律求出安全转弯时最大的加速度。
题关键找出向心力来源，将侧向最大静摩擦力与所需向心力比较，若静摩擦力不足提供向心力，则车会做离心运动，发生侧滑。
【解答】
A.汽车在水平面转弯时，做圆周运动，重力与支持力平衡，侧向静摩擦力提供向心力，故A错误；
B.如果车速达到，由牛顿第二定律可知：需要的向心力为，故B正确；
C.由于最大静摩擦力，转弯最大速度为，所以当速度为时，，最大静摩擦力不足以提供向心力，所以汽车会发生侧滑，故C错误；
D.由牛顿第二定律可知：汽车能安全转弯的最大加速度为：，故D错误。
故选B。??
7.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查水平面内的圆周运动，根
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)据力的合成法则求解小球所受圆环的弹力。
对小球受力分析，小球的重力及小球所受圆环的弹力的合力提供向心力，求出向心力，利用力的合成法则求解弹力。
【解答】
对小球受力分析，小球受重力和弹力，重力和弹力的合力提供向心力，
，
由力的合成法则得：?。
故C正确，ABD错误。
故选C。??
8.【答案】A
【解析】
【分析】
根据平衡条件求出剪断细线之前绳子的拉力
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)，剪断细线后，摆到最低点过程中机械能守恒，求出最低点时的速度，根据牛顿第二定律求出此时绳子的拉力，然后作比，根据数学知识求出最大值。www-2-1-cnjy-com
本题主要考查了平衡条件的应用、牛顿第二定律、向心力和机械能守恒定律的应用，难度适中，注意数学知识的应用。
【解答】
剪断细线之前：
剪断细线后，摆到最低点时：
由牛顿第二定律：
联立解得，由数学知识可知，此比值的最大值为，故A正确，BCD错误。
故选A。
??
9.【答案】B
【解析】解：玻璃球沿碗的内壁做匀速圆周运
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)动，受到重力和支持力作用，合力提供向心力，故ACD错误，B正确．
故选：B
向心力是根据效果命名的力，只能由其它力的合力或者分力来充当，不是真实存在的力，不能说物体受到向心力．
本题学生很容易错误的认为物体受到向心力作用，要明确向心力的特点，同时受力分析时注意分析力先后顺序，即受力分析步骤．
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10.【答案】A
【解析】
【分析】
匀速圆周运动的合力总是指向圆
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)心，称为向心力；小球受重力和支持力，由两个力的合力提供圆周运动的向心力。
本题是圆锥摆类型的问题，分析受力情况，确定小球向心力的来源，由牛顿第二定律和圆周运动结合进行分析，是常用的方法和思路。
【解答】
小球受到重力和支持力，由于小球在水平面内做匀速圆周运动，所以小球的向心力由重力和支持力的合力提供，故A正确，BCD错误。
故选A。??
11.【答案】，mgR。
【解析】
【分析】
二定律得出B点的速度，结合能量守恒定律求出物体在A点时的弹簧的弹性势能；
物体恰好通过最高点C，根据牛顿第二定律求出C点的速度，通过能量守恒定律求出物体从B点运动至C点的过程中产生的内能。
本题考查了牛顿第二定律和能量守恒定律的综合运用，知道圆周运动向心力的来源是解决本题的关键。
【解答】
设物体在B点的速度为，所受弹力为，根据牛顿第二定律有：
?
据题有，可得
由能量守恒定律可知：弹性势能．
设物体在C点的速度为，由题意可知：
物体由B点运动到C点的过程中，由能量守恒定律得：
产生的内能?，
解得：。
故答案为：，mgR。??
12.【答案】；；；；。
【解析】
【分析】
解答本题的关键是熟练掌握向心力加速度各种表达式，从而进一步写出向心力的表达式．
本题属于简单基础题目，要明确各种向心力的表达式，并能在具体问题中进行正确应用．
【解答】
我们知道向心加速度的表达式有：
根据知，向心力表达式为：．??
13.【答案】质量、角速度?
；正比；
【解析】
【分析】
保持m、、r任意两个量不变，研究小球做圆运动所需的向心力F与其中一个量之间的关系，这种实验方法叫做控制变量法。
【解答】
根据可知，探究向心力和半径的关系时，要保持其余的物理量不变，即需要质量、角速度都相同；当质量、角速度都相同时，向心力的大小和半径成正比。
故答案为：质量、角速度?
；正比；??【版权所有：21教育】
14.【答案】
【解析】
【分析】本题主要考查向心力，角速度。
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)根据重力和拉力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出转盘转动的角速度；
【解答】由向心力公式得，则?．??
15.【答案】25；50
【解析】
【分析】
本题考查对圆周运动规律
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)的基本应用能力，对于圆周运动涉及到力的计算时，一般从向心力的角度分析求解。
由题，小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，知道半径、线速度，由公式求解向心加速度大小；细绳的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律求解细绳的拉力。
【解答】www.21-cn-jy.com
已知圆周运动的半径速度，则小球的加速度大小为
小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，由细绳的拉力提供小球的向心力，根据牛顿第二定律得
细绳的拉力
故答案为：25；50
??
16.【答案】线速度；?
??
相同；B
；?
?
?
?
【解析】
【分析】
该实验采用控制
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)变量法，图中抓住角速度不变、半径不变，研究向心力与质量的关系，根据向心力之比求出两球转动的角速度之比，结合，根据线速度大小相等求出与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比。
本题考查实验“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”，同时考查控制变量的思想的应用。
【解答】
当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，皮带所套两塔轮边缘处的线速度相等
、根据向心力的表达分析可知，要探究向心力和角速度的关系时，保持m、r一定，应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板A和挡板C处；根据向心力的表达分析可知，要探究向心力和半径的关系时，保持m、一定，应将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上，将质量相同的小球分别放在挡板B和挡板C处；
本实验探究向心力与半径、角速度的关系采用的科学方法是控制变量法。
故答案为：线速度；相同；B；；。??21·世纪
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17.【答案】质量?
半径??
【解析】解：研究一个物理
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)量与多个物理量的关系，先要控制一些物理量不变，再进行研究，这种方法叫控制变量法，根据可知，探究向心力跟线速度的关系，需要控制物体的质量和转动半径不变；
已知金属块的转动半径和转动周期，则线速度；
根据图丙可知图像的斜率，据向心力公式可得：，解得
故答案为：质量；半径；；。
一个物理量与多个物理量有关，研究这个物理量与每一个量的关系，要使用控制变量法；
根据线速度和周期的关系即可确定线速度表达式；
根据图乙求得图像的斜率，再结合向心力公式求得滑块的质量。
本题考查探究向心力大小与半径、线速度和质量的关系实验，注意本实验采用控制变量法，掌握瞬时速度公式、向心力公式等基础知识就能解题。
【出处：21教育名师】
18.【答案】解：，AB长，为了确保安全，到达B点的最大速度
对AB段匀减速直线运动有：
代入数据解得AB段刹车的加速度的最小值
汽车在BC段做圆周运动，静摩擦力提供向心力，
为了确保安全，则须满足
联立解得，
即
设AB段时间为，BC段时间为，CD段时间为，全程所用最短时间为t
，，
联立以上各式，代入数据解得
答：轿车在AB段刹车的加速度的最小值为?
；
水平圆弧段BC半径R的最小值为；
轿车由A点到D点全程的最短时间为。
【解析】本题意在考查对圆周运动等所学知
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)识的识记能力和综合应用能力，及熟记和理解基础知识是解答此题的关键。
匀变速运动规律可解得；
汽车在BC段做圆周运动，静摩擦力提供向心力，为了确保安全，则须满足联立可解得；
设AB段时间为，BC段时间为，CD段时间为，全程所用最短时间为，，，联立以上各式，可解得。
19.【答案】解：
过D点做平抛运动：
?
?
解得：???
在D点：
?
解得：
对物块P从B点运动到D点过程中，由能量守恒定律有：
?
解得：。
【解析】本题考查物体的平抛运
(?http:?/??/?www.21cnjy.com?)动，圆周运动以及能量守恒，基础题。
物块通过D点做平抛运动，根据平抛运动的规律列式求解即可；
在D点利用圆周运动的向心力和牛顿第二定律列式，求解；
?对物块P从B点运动到D点过程中，由能量守恒定律有?可求解。
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精品试卷·第
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