3.3离心现象 随堂检测（Word版含答案）

第3章第3节离心现象 随堂检测 2021-2022高一物理试卷鲁科版2019必修第二册
一、单选题（共16题）
1.如图甲，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动．如图乙，一件小衣物（可理想化为质点）质量为m，滚筒半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，a、b分别为小衣物经过的最高位置和最低位置．下列说法正确的是（ ）
A. 衣物所受合力的大小始终为mω2R
B. 衣物转到a位置时的脱水效果最好
C. 衣物所受滚筒的作用力大小始终为mg
D. 衣物在a位置对滚筒壁的压力比在b位置的大
2.如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球，当汽车以某一速度在水平地面上匀速行驶时弹簧长度为L1；当汽车以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，弹簧长度为L2 ， 下列答案中正确的是（ ）
A. B. C. D. 前三种情况均有可能
3.乘坐翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（ ）
A. 车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来
B. 人在最高点时对座位一定产生压力
C. 人在最低点时对座位的压力可能小于mg
D. 人在最低点时对座位的压力一定大于mg
4.两个质量相同的小球a、b用长度不等的细线拴在天花板上的同一点并在空中同一水平面内做匀速圆周运动，如图所示则a、b两小球具有相同的（ ）
A. 向心力 B. 线速度 C. 角速度 D. 向心加速度
5.火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动，当火车速度提高时会使轨道的外轨受损．为解决火车高速转弯时不使外轨受损这一难题，你认为以下措施可行的是（ ）
A. 适当增高内轨 B. 适当降低外轨 C. 减小弯道半径 D. 增大弯道半径
6.如图所示，一轻质橡皮筋的一端系在竖直放置的半径为0.5m的圆环顶点P，另一端系一质量为0.1kg的小球，小球穿在圆环上可做无摩擦的运动，设开始时小球置于A点，橡皮筋处于刚好无形变状态，A点与圆心O位于同一水平线上，当小球运动到最低点B时速率为1m/s，此时小球对圆环恰好没有压力（取g=10m/s2）．下列说法正确的是（ ）
A. 从A到B的过程中，小球的机械能守恒 B. 从A到B的过程中，橡皮筋的弹性势能增加了0.5J
C. 小球过B点时，橡皮筋上的弹力为0.2N D. 小球过B点时，橡皮筋上的弹力为1.2N
7.如图所示，轻杆长为L，一端固定在水平轴上的O点，另一端固定一个小球可视为质点。小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动，且能通过最高点，g为重力的加速度。下列说法正确的是（ ）
A. 小球到达最高点时的加速度不可能为零
B. 小球通过最低点时所受轻杆的作用力不可能向下
C. 小球通过最高点时所受轻杆的作用力一定随小球速度的增大而增大
D. 小球通过最低点时所受轻杆的作用力可能随小球速度的增大而减小
8.如图，“离心转盘游戏”中，设游客与转盘间的滑动摩擦系数均相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当转盘旋转的时候，更容易发生侧滑向外偏离圆周轨道的是（ ）
A. 质量大的游客 B. 质量小的游客 C. 离转盘中心近的游客 D. 离转盘中心远的游客
9.如图所示为鱼饵自动投放器的装置示意图，其下部是一个高度可以调节的竖直细管，上部是四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向。竖直细管下端装有原长为L0的轻质弹簧，弹簧下端与水面平齐，将弹簧压缩并锁定，把鱼饵放在弹簧上。解除锁定当弹簧恢复原长时鱼饵获得速度v0。不考虑一切摩擦，重力加速度取g，调节竖直细管的高度，可以改变鱼饵抛出后落水点距管口的水平距离，则该水平距离的最大值为（ ）
A. ＋L0 B. ＋2L0 C. －L0 D. －2L0
10.在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些，汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动。设内、外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L。已知重力加速度为g，要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零，则汽车转弯时的车速应等于（ ）
A. B. C. D.
11.如图所示，内部为竖直光滑圆轨道的铁块静置在粗糙的水平地面上，其质量为M．有一质量为m的小球以水平速度v0从圆轨道最低点A开始向左运动，小球沿圆轨道运动且始终不脱离圆轨道，在此过程中，铁块始终保持静止，重力加速度大小为g，则下列说法正确的是( )
A. 地面受到的压力一定大于Mg
B. 小球到达B点时与铁块间可能无作用力
C. 经过最低点A时小球处于失重状态
D. 小球在圆轨道左侧运动的过程中，地面受到的摩擦力方向可能向右
12.如图甲所示一个圆盘在水平面内做线速度不断减小的圆周运动（俯视图沿逆时针运动，O为圆心），盘上有一物体随盘转动，则物体受到的摩擦力可能是沿图乙中的哪个方向（　　）
A. A方向 B. B方向 C. C方向 D. D方向
13.质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动，如图所示，经过最高点而不脱离轨道的速度临界值是v，当小球以2v的速度经过最高点时，对轨道的压力值是( )
A. 0 B. mg C. 3mg D. 5mg
14.在我国的北方，常常看到人们做滑雪运动。如图所示，某滑雪运动员（可视为质点）由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道 ，从滑道的A点滑行到最低点B的过程中，由于摩擦力的存在，运动员的速率不变，则运动员沿 下滑过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 所受合外力始终为零 B. 合外力做功为零 C. 处于失重状态 D. 所受摩擦力大小不变
15.如图所示，一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动．以下说法不正确的是( )
A. 小球通过最高点时，杆所受的弹力可以等于零
B. 小球能到达最高点时的最小速度为零
C. 小球通过最高点，杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反，此时重力一定大于杆对球的作用力
D. 小球通过最高点，杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反， 此时重力一定小于杆对球的作用力
16.如图所示，洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中错误的是( )
A. 脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的
B. 水会从桶中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故
C. 加快脱水桶转动角速度，脱水效果会更好
D. 靠近中心的衣物的脱水效果不如周边的衣物的脱水效果好
二、综合题（共4题）
17.如图所示，现有一个检验某种防护罩承受冲击力的装置，M是半径为R=0.9m的固定于竖直平面内的 光滑圆弧轨道，轨道上端切线水平。M的下端相切处放置竖直向上的弹簧枪，可发射速度不同的质量m=0.01kg的小钢珠，假设某次发射的钢珠沿轨道恰好能经过M的上端点，水平飞出后落到曲面N的某一点上，N为待检验的固定曲面，该曲面在竖直面内的截面为半径 的 圆弧，圆弧下端切线水平且圆心恰好位于M轨道的上端点。求：
钢珠刚进入轨道时的动能；
钢珠脱离轨道最高点到落到圆弧N所用时间；
改变弹簧的压缩量，在确保能经过M的情况下，能否找到垂直打到曲面N的钢珠，并简要说出你的理由。
18.如图所示，水平圆形转台能绕过圆心的竖直转轴转动，转台半径 ，在转台的边缘叠放物体A、B（均可看作质点），A、B之间的动摩擦因数 ，B与转台之间动摩擦因数 ，且mA=2kg，mB=5kg．（g取10m/s2 ， 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）

若开始的时候转台边缘只放上了B物体，求随着转速的增加，B物体即将发生滑动时所对应的角速度ω
当物体A、B叠放在一起的时候，转台以ω1=2rad/s匀速转动，如图a，求此时B对转台的摩擦力大小
现用一根长 的轻绳将B、C相连，轻绳能够承受的最大拉力为 ，C物体（可看作质点）的质量为mC=1kg，让转台从静止缓慢加速，如图b，求细绳即将拉断的瞬间（还未拉断）转台所对应的角速度，以及此时转台对B物体的摩擦力
19.如图所示，质量为0.5kg的小杯里盛有1.5kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做水流星表演，转动半径为1m，小杯通过最高点的速度为4m/s，g取10m/s2 ， 求：
在最高点时，绳的拉力；
在最高点时水对小杯底的压力
为使小杯经过最高点时水不流出， 在最高点时最小速率是多少
20.小明同学站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m=0.3kg的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动.当球在某次运动到最低点时，绳恰好达到所能承受的最大拉力F而断掉，球飞行水平距离s后恰好无碰撞地落在临近的一倾角为α＝53°的光滑斜面上并沿斜面下滑，已知斜面顶端与平台的高度差h＝0.8 m．绳长r=0.3m(g取10 m/s2 ， sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求：
（1）绳断时小球的速度大小v1和小球在圆周最低点与平台边缘的水平距离s是多少.
（2）绳能承受的最大拉力F的大小.
答案部分
一、单选题
1.【答案】 A
2.【答案】 A
3.【答案】 D
4.【答案】 C
5.【答案】 D
6.【答案】 D
7.【答案】 B
8.【答案】 D
9.【答案】 A
10.【答案】 A
11.【答案】 B
12.【答案】 C
13.【答案】 C
14.【答案】 B
15.【答案】 D
16.【答案】 B
二、综合题
17.【答案】 （1）解：钢珠在最高点满足
从圆弧M下端到顶端满足
代入数据得到
（2）解：经过最高点后做平抛运动，满足
同时需满足
代入数据得到t=0.4s
（3）解：不能；因为平抛运动速度方向反向延长线是水平位移的中点，钢球从圆心抛出，到达圆周时如果与曲面相切，必将指向圆心，同时又要水平位移中点，两者矛盾。
18.【答案】 （1）解：B物体即将发生滑动时
对B：
解得：
（2）解：假设A、B无相对运动，则它们恰好滑离台面时
对AB：
解得：
同理，A恰好滑离B时有
对A：
解得：
由于 ，所以此时A、B和转台保持相对静止
则对AB：
由牛顿第三定律得：
（3）解：绳子即将拉断的瞬间，设绳与竖直方向夹角为
对C，竖直方向：
水平方向：
解得： ，
由于 ，则物体A不可能单独滑离转台
设AB与转台保持相对静止，B受静摩擦力为fB
对AB：
解得： ，则假设成立
则
方向：沿半径指向圆心
19.【答案】 （1）解：小杯质量m=0.5kg，水的质量M=1kg，在最高点时，
杯和水的受重力和拉力作用，如图所示，
合力F合=（M+m）g+T ①
圆周半径为R，则 ②
F合提供向心力，有
所以细绳拉力
（2）解：在最高点时，水受重力Mg和杯的压力F作用，如图所示，
合力F合=Mg+F
圆周半径为R，则F向=
F合提供向心力，有 Mg+F=
所以杯对水的压力
根据牛顿第三定律，水对小杯底的压力为6N，方向竖直向上．
（3）解：小杯经过最高点时水恰好不流出时，此时杯对水的压力为零，只有水的重力作为向心力，由（2）得：
解得：
20.【答案】 （1）解：由题意可知：小球落到斜面上并沿斜面下滑，说明此时小球速度方向与斜面平行，否则小球会弹起，所以有vy=v0 tan53°
又vy2=2gh，代入数据得：vy=4m/s，v0=3m/s
故绳断时球的小球做平抛运动的水平速度为3m/s；
由vy=gt1
得：
则s=v0 t1=3×0.4m=1.2m
（2）解：由牛顿第二定律：
解得：F=12N