3.3离心现象 课时练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第二册
3.3离心现象 课时练（解析版）
1．在F1赛车比赛中，赛车在过一个圆弧形弯道时，后轮突然脱落。后轮脱落后一小段时间的运动是（　　）
A．仍然沿着汽车行驶的弯道运动 B．沿着轮子前进的方向做直线运动
C．沿着弯道半径向外运动 D．沿着弯道半径向里运动
2．下列事例利用了离心现象的是
A．自行车赛道倾斜
B．汽车减速转弯
C．汽车上坡前加速
D．拖把利用旋转脱水
3．一个质量为m、速度为v的物体沿半径为r的圆做匀速圆周运动，若它所受力的合力大小变为F，方向仍指向原来的圆心，则　　
A．当时，物体将偏离原轨迹运动
B．当时，物体将靠近原来的圆心运动
C．当时，物体将远离原来的圆心运动
D．制作棉花糖时，利用了物体做离心运动的原理
4．关于离心运动，下列说法中正确的是(　　)
A．物体一直不受外力作用时，可能做离心运动
B．做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时做离心运动
C．做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化便将做离心运动
D．做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或数值变小时将做离心运动
5．下列现象中，为了避免发生离心运动发生的是（ ）
A．汽车过弯时要减速 B．制作棉花糖
C．洗衣机甩干衣物 D．制作无缝钢管
6．如图所示，圆周c是质量为m的小球以速率v沿逆时针方向作匀速圆周运动的轨迹，轨迹圆半径为当小球运动到图中A点时，小球所受向心力大小突变为，下列对小球随后的运动分析，其中正确的是　
A．若，小球将沿轨迹d作匀速直线运动
B．若，小球可能沿轨迹a作匀速直线运动
C．若，小球可能以小于v的速率沿轨迹c作圆周运动
D．若，小球可能沿轨迹b作曲线运动
7．下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（ ）
A．杂技演员表演”水流星”，当“水流星”通过最高点时，处于失重状态，不受重力作用
B．公路在通过小型水库泄洪闸的下游时，常常用修建凹形桥，也叫“过水路面”，汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力小于汽车的重力
C．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压
D．洗衣机脱水桶的脱水原理是：水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
8．物体m用线通过光滑的水平板间小孔与砝码M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图所示，如果减少M的重量，则物体m的轨道半径r，角速度ω，线速度v的大小变化情况是
A．r不变. v变小
B．r增大，ω减小
C．r减小，v不变
D．r减小，ω不变
9．如图所示，一个小球在F作用下以速率v做匀速圆周运动，若从某时刻起，小球的运动情况发生了变化，对于引起小球沿a、b、c三种轨迹运动的原因，下列说法正确的是（　　）
A．沿a轨迹运动，可能是F减小了一些 B．沿b轨迹运动，一定是v增大了
C．沿b轨迹运动，可能是F减小了 D．沿c轨迹运动，一定是v减小了
10．如图所示，为在竖直平面内的金属半圆环，为其水平直径，为固定的直金属棒，在金属棒上和半圆环的部分分别套着两个完全相同的小球M、N（视为质点），B固定在半圆环的最低点。现让半圆环绕对称轴以角速度匀速转动，两小球与半圆环恰好保持相对静止。已知半圆环的半径，金属棒和半圆环均光滑，取重力加速度大小，下列选项正确的是（　　）
A．N、M两小球做圆周运动的线速度大小之比为
B．N、M两小球做圆周运动的线速度大小之比为
C．若稍微增大半圆环的角速度，小环M稍许靠近A点，小环N将到达C点
D．若稍微增大半圆环的角速度，小环M将到达A点，小环N将稍许靠近C点
11．转笔（Pen Spinning）是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动。转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识。如图所示，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（　　）
A．笔杆上的点离O点越近的，角速度越大
B．笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越大
C．笔杆上的各点转动的过程中向心力有时不指向O点
D．若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走
12．如图所示，将半径为R的内表面光滑的半圆形碗固定，一质量为m的小球在离碗底高为h的水平面内，以角速度做匀速圆周运动，重力加速度为g，则（　　）
A．小球受重力、支持力和向心力的作用
B．小球运动过程中线速度不变，向心加速度也不变
C．如果小球突然减速，它将做离心运动
D．小球的各物理量关系满足
13．下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　）
A．洗衣机脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
B．汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力大于汽车的重力
C．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压
D．杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用
14．下列关于离心运动理解正确的是（　　）
A．物体做离心运动是因为受到了背离圆心的离心力
B．离心运动的本质是惯性的表现
C．洗衣机脱水是利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉
D．在合力不足以提供所需向心力时，物体一定沿曲线的切线飞出
15．洗衣机脱水的原理是利用了离心运动把附着在衣服上的水分甩干．如图是某同学用塑料瓶和电动机等自制的脱水实验原理图，但实验中发现瓶内湿毛巾甩干效果不理想，为了能甩得更干．请为该同学的设计改进建议(　　)
A．增大转速
B．减小转速
C．增大塑料瓶半径
D．减小塑料瓶半径
16．如图所示，有一质量为m的小球P与穿过光滑水平板中央小孔O的轻绳相连，用力拉着绳子另一端，使小球P在水平板内绕O点做直径为d、角速度为ω的匀速圆周运动。某时刻将绳子从这个状态迅速放松，后又绷直，使小球P绕O点做直径为D（）的匀速圆周运动，则：
(1)从绳子放松到拉直这段过程经历了多长时间？
(2)后一次小球做匀速圆周运动时绳上拉力为多大？
17．摩托车通过一座拱形桥顶部时速度为10m/s，此时车对桥面的压力只有重力的。如果摩托车通过该桥顶部对桥面的压力只有重力的，则车的速度为多大？
参考答案
1．B
【详解】
物体做曲线运动时，某一时刻的速度方向沿轨迹的切线方向。赛车在过圆弧形弯道时后轮突然脱落，后轮受到的向心力瞬间消失，由于惯性轮子在一小段时间内会沿着前进的方向做直线运动。
故选B。
2．D
【详解】
A．自行车赛道倾斜，就是应用了支持力与重力的合力提供向心力，防止产生离心运动，故A错误；
B．因为
所以速度越快所需的向心力就越大，汽车转弯时要限制速度，来减小汽车所需的向心力，防止离心运动，故B错误；
C．汽车上坡前加速，与离心运动无关，故C错误；
D．拖把利用旋转脱水，就是利用离心运动，故D正确。
故选D。
3．D
【解析】
【详解】
当时，物体将做匀速圆周运动，故A错误；当外界提供的合力小于所需要的向心力时，即当时，物体将做离心运动，故B错误；当外界提供的合力大于所需要的向心力时，即当时，物体将做近心运动，故C错误；棉花糖制作机，也是通过机器转速增加，所需要的向心力增加，发生离心现象，故D正确．故选D.
4．D
【详解】
A．物体一直不受外力作用，物体应保持静止状态或匀速直线运动状态，A错误；
B．做匀速圆周运动的物体，所受的合外力等于向心力，当外界提供的向心力增大时，物体所需的向心力并没有增大，物体将做近心运动，B错误；
C．做匀速圆周运动的物体，向心力的数值发生变化，物体可能仍做圆周运动，例如变速圆周运动，也可能做近心运动或离心运动，C错误；
D．根据离心运动的条件可知，做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或数值变小时将做离心运动，D正确。
故选D.
5．A
【详解】
A．离心现象有些是有益的有些是有害的，汽车拐弯时，静摩擦力提供向心力，如果车速过快，静摩擦力不足以提供向心力，汽车容易发生侧滑发生危险，所以A项正确；
B．制作棉花糖时利用糖浆之间力不足够提供向心力发生离心现象而制成是有益的应用，所以B项错误；
C．水滴与衣服之间的附着力不足够提供向心力时发生离心现象而离开衣服是有益的应用，所以C项错误；
D．钢水在圆周运动时需要向心力模型对钢水的支持力提供向心力制作无缝钢管也是有益的离心现象，所以D项错误。
故选A。
6．D
【详解】
根据题意可知，当时，则沿圆周c运动；当时，则做近心运动；当时，可能沿b离心飞出；当时，沿切线a飞出，故ABC错误，D正确；故选D．
【点睛】
做圆周运动的物体，当提供的向心力等于需要的向心力时，才做匀速圆周运动，而当提供的向心力小于需要的向心力，则做近心运动，而大于需要的向心力时，则做离心运动．
7．C
【详解】
A．物体所受重力与物体的运动状态无关，杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时，处于失重状态，但仍受重力作用，故A错误；
B．公路在通过小型水库泄洪闸的下游时，常常用修建凹形桥，也叫“过水路面”，汽车通过凹形桥的最低点时，根据牛顿第二定律，汽车受合力向上，因此车对桥的压力大于汽车的重力，故B错误；
C．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是让支持力的水平分力来提供火车做圆周运动的向心力，减轻轮缘与外轨的挤压，故C正确；
D．洗衣机脱水桶的脱水原理是：水滴受到的力不足以提供它做匀圆周运动的向心力，因此水做离心运动，沿切线方向甩出，故D错误。
故选C。
8．B
【解析】
试题分析：物体做匀速圆周运动，绳子拉力提供向心力，稳定时绳子的拉力等于M的重力，可以得出M的重力来提供物体m的向心力．如果减少M的重量，拉力不足以提供物体做圆周运动的向心力，物体会出现离心现象，导致半径r变大，物块M会上升，重力势能增大，由于系统机械能守恒，物体m的动能就会减小，速度v会减小，所以A项错误；半径r变大，速度v减小，向心力减小再次等于物块M的重力时再次稳定，根据向心力公式，其中半径r变大，向心力减小，角速度一定减小，所以B项正确；由于线速度v减小，半径r变大，所以C项错误；综上所述，D项错误．
考点：本题考查了圆周运动向心力和动态变化的分析
9．C
【详解】
A．沿a轨迹运动，是小球没有力作用时的轨迹，所以A错误；
BC．沿b轨迹运动，可能是v增大了或可能是F减小了一些，所以B错误；C正确；
D．沿c轨迹运动，可能是v减小了或可能是F增大了，所以D错误；
故选C。
10．D
【详解】
AB．M点的小球受到重力和杆的支持力，在水平面内做匀速圆周运动，由于金属棒与水平直径夹角为 ，合力的方向沿水平方向，所以
所以
同理，N点的小球受到重力和圆环的支持力，在水平面内做匀速圆周运动，合力的方向沿水平方向，设ON与竖直方向之间的夹角为
解得
又
，
联立得
所以
故A、B错误；
CD．当半圆环绕竖直对称轴以角速度做匀速转动时，对小环M，外界提供的向心力等于，则
当角速度增大时，小环所需要的向心力增大，而外界提供的向心力不变，造成外界提供的向心力不够提供小环M需要的向心力，小环将做离心运动，最终小环M将到达A点。
设ON与竖直方向之间的夹角为，对于N环，则
当稍微增大时，小环N所需要的向心力增大，小环N将做离心运动，小环N将要向C点靠近，此时增大，也增大。最终小环N需要的向心力与提供的向心力相等。所以小环N将稍许靠近C点。故C错误，D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．由于笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，因此笔杆上各点角速度相同，A错误；
B．根据
由于各点的角速度相同，因此笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小，B错误；
C．由于笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，笔杆上的各点转动的过程中向心力一定指向O点，C错误；
D．当转动的角速度过大，笔尖上的小钢珠所需要的向心力大于所提供的的向心力时，导致小钢珠因转动过快而做离心运动被甩走，D正确。
故选D。
12．D
【详解】
A．小球受重力、支持力，向心力是效果力，是由重力和支持力的合力提供的，故A错误；
B．小球运动过程中线速度大小不变，方向时刻变化，向心加速度也是大小不变，方向时刻变化，故B错误；
C．如果小球突然减速，它将向下滑动，轨道半径变小，做近心运动，故C错误；
D．设小球与O点连线与竖直方向夹角为θ，根据几何关系可知
小球做圆周运动的半径为
联立解得
故D正确。
故选D。
13．BC
【详解】
A．离心力与向心力并非物体实际受力，衣服对水的吸附力小于水做圆周运动所需要的向心力时，产生离心运动，故A错误；
B．汽车通过凹形桥的最低点时有
支持力大于重力，根据牛顿第三定律可知，车对桥的压力大于汽车的重力，故B正确；
C．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压，故C正确；
D．当“水流星”通过最高点时处于完全失重状态，但是仍受重力作用，故D错误。
故选BC。
14．BC
【详解】
A.物体做离心运动是因为所受合力不足以提供其做圆周运动的向心力，物体并没有受到背离圆心的离心力，故A错误；
B.做圆周运动的物体，由于惯性，总有沿着切线方向飞出去的倾向，但在向心力的作用下使之能够继续绕圆心运动，一旦物体所受合力不足以提供所需的向心力时，物体就会逐渐远离圆心，因此离心运动的本质是惯性的表现，故B正确；
C.洗衣机脱水是利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉，故C正确；
D.只有当向心力突然消失，即物体所受合力在指向圆心方向的分力突变为零时，物体才会沿曲线的切线飞出，若合力只是不足以提供所需的向心力时，物体不会沿切线飞出，而是做离心运动，故D错误。
故选BC。
15．AC
【详解】
转筒中物体需要的向心力为:
故要增加甩干效果,就要提高离心运动,即要提高需要的向心力,由以上表达式可以知道,可以提高转速,和增大半径来达到，故AC正确；BD错误；
故选AC
【点睛】
当圆周运动需要的向心力大于提供的向心力,物体就做离心运动,大的越多离心运动越显著.故由向心力表达式可以知道如何来增加需要的向心力.
16．(1) ；(2)
【详解】
(1)绳子放开后，球沿切线方向飞出，做匀速直线运动，如图
由几何关系，位移为
小球做匀速直线运动的速度v=rω，可知从绳子放松到拉直这段过程经历的时间
(2)小球沿圆弧切线方向飞出后，到达另一轨道时，绳子突然张紧，将速度沿切线方向和半径方向正交分解，沿半径方向的分速度突然减为零，以切线方向的分速度绕此轨道匀速圆周运动，如图
由几何关系得到
根据牛顿第二定律得
17．
【详解】
当车对桥面的压力只有重力的时，由牛顿第二定律及向心力公式可得
①
当车对桥面的压力只有重力的时，由牛顿第二定律及向心力公式可得
②
联立①②解得