2.4离心现象及其应用 课时作业（Word版含答案）

2.4离心现象及其应用 课时作业（解析版）
一、选择题
1．如图所示的四种情形中，防止离心现象的是（　　）
A．甲图火车转弯时，不得超速通过
B．乙图民间艺人在制作棉花糖
C．丙图仪器通过高速旋转分离血液成分
D．丁图洗衣机甩干时内筒在高速旋转
2．在武汉市举行的世界军人运动会上，中国名将王铮夺得金牌，链球比赛时，运动员两手握着链球的把手，人和球同时旋转，最后加力使链球脱手而出，下列说法正确的是（　　）
A．链球脱手后沿金属链的方向飞出
B．链球飞出后做直线运动
C．链球飞出后做曲线运动
D．链球飞出后做匀速运动
3．假设地球吸引月球的万有引力突然消失，则月球将（　　）
A．落到地球表面 B．沿月亮轨道的切线方向飞出
C．静止在地球上空某一点不动 D．沿地球和月亮的连线远离地球飞出
4．在下列情景中，不属于离心现象应用的是（　　）
A．汽车减速通过水平弯道
B． 旋转雨伞，甩掉雨伞上的水滴
C． 运动员旋转投掷链球
D． 用分离器分离血液中的脂质成分
5．下列情景描述不符合物理实际的是（　　）
A．汽车通过拱形桥最高点时对桥面的压力小于汽车重力
B．火车轨道在弯道处设计成外轨高内轨低，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供
C．在绕地球做匀速圆周运动的航天器中的物体处于完全失重状态，悬浮在航天器内的液滴处于平衡状态
D．离心运动是可以利用的，洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣物上的水分甩掉
6．关于做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是（　　）
A．物体做变加速曲线运动
B．物体所受合外力是不变的
C．当合外力突然减小时，物体将沿切线方向飞出
D．当合外力突然消失时，物体将沿半径方向飞出
7．如图所示，在光滑的水平面上一个物体在一个水平力的作用下，沿曲线由向运动，当到点时，突然去掉水平力，则物体在去掉水平力后的运动，将是虚线中的：（　　）
A．沿曲线运动 B．沿切线运动
C．沿曲线运动 D．立即停止运动
8．如图所示，水平地面上放置一滚筒洗衣机，滚筒的内径为40cm，滚筒壁上有漏水孔；洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。某次脱水过程中毛毯紧贴筒壁，与滚筒一起做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）
A．毛毯在滚筒最高点的速度约为2m/s
B．毛毯在滚筒最高点时处于超重状态
C．毛毯上的水在滚筒最低点时更容易被甩出
D．毛毯上的水因为受到的向心力太大而被甩出
9．如图所示，一个大小可忽略，质量为的模型飞机，在距水平地面高为的水平面内以大小为的线速度绕圆心做半径为的匀速圆周运动，为圆心在水平地面上的投影点。某时刻有一小螺丝掉离飞机，不计空气对小螺丝的阻力，取。下列说法正确的是（　　）
A．模型飞机做匀速圆周运动时空气对其的作用力大小为
B．小螺丝在空中的运动时间为
C．小螺丝的着地点到的距离为
D．小螺丝着地时的速度大小为
10．下列现象中，与离心现象无关的是（　　）
A．用洗衣机脱去湿衣服中的水 B．旋转雨伞甩掉伞上的水滴
C．汽车启动时，乘客向后倾斜 D．运动员将链球旋转后掷出
11．下列现象中，利用离心现象的是（　　）
A．用洗衣机脱水 B．汽车转弯时要减速
C．用离心沉淀器分离物质 D．转动雨伞，可以去除雨伞上的一些水
12．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
13．关于圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（　　）
A．如图甲所示，质量相同的A、B两物体随转台一起绕中心轴匀速转动，无相对滑动，旋转半径，则A、B两物体受到的摩擦力
B．如图乙所示，设火车质量为m，转弯时向心力的大小一定等于mgtanθ
C．如图丙所示，汽车过拱桥时一定处于处于失重状态
D．如图丁所示，洗衣机脱水桶脱水的原因是水受到的向心力太小
二、解答题
14．如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物体A、B，它们到转轴的距离分别为rA=20cm，rB=30cm，A、B与盘面间最大静摩擦力均为重力的0.4倍，试求：
（1）当细线上开始出现张力时，圆盘的角速度；
（2）当A开始滑动时，圆盘的角速度；
（3）当A即将滑动时，烧断细线，A、B运动状态如何 （g取10 m/s2）
15．杂技运动员抓住长为的绳子绕高为的固定支柱旋转，支柱直径忽略不计，如图所示，已知，且运动员在旋转过程中可视为匀速圆周运动。重力加速度，杂技运动员可视为质点，手臂长度忽略不计，不计空气阻力，（，）。求：
(1)求杂技运动员在匀速旋转过程中速度大小v；
(2)某时刻运动员松手，求落地点到转轴下端点的距离？（结果保留两位有效数字）
参考答案
1．A
【详解】
A．火车转弯时，按规定速度通过是为了防止离心现象，故A正确；
B．制作“棉花糖”的过程中，糖熔化后被甩出，做离心运动，是应用了离心现象，故B错误；
C．通过高速旋转分离血液成分，是应用了离心现象，故C错误；
D．洗衣机脱水利用了水在高速旋转，附着力小于向心力时做离心运动，是应用了离心现象，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】
链球飞出后沿轨迹的切线方向飞出，重力与速度成一定的夹角，因此做匀变速曲线运动。
故选C。
3．B
【详解】
做圆周运动的物体如果吸引力突然消失，物体的运动状态将不再发生变化，即要保持力刚消失时的速度大小和方向。即沿引力消失瞬间的切线方向飞出，做匀速直线运动。
故选B。
4．A
【详解】
A．汽车减速通过水平弯道，是防止汽车做离心运动，所以A错误，符合题意；
BCD．旋转雨伞，甩掉雨伞上的水滴，运动员旋转投掷链球，用分离器分离血液中的脂质成分，都是离心现象的应用，所以BCD正确，不符合题意；
故选A。
5．C
【详解】
A．在拱桥最高点，汽车的重力和支持力的合力提供向心力，所以支持力小于重力。A正确，不符合题意；
B．火车轨道在弯道处设计成外轨高内轨低，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供，避免火车侧向挤压轨道，造成脱轨事故。B正确，不符合题意；
C．悬浮在航天器内的液滴处于完全失重状态，其重力提供向心力。C错误，符合题意；
D．离心运动是可以利用的，洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣物上的水分甩掉。D正确，不符合题意。
故选C。
6．A
【详解】
A．做匀速圆周运动的物体加速度方向时刻改变，则做匀速圆周运动的物体做变加速曲线运动，故A正确；
B．做匀速圆周运动的物体的合力始终指向圆心，即合力方向发生变化，故B错误；
C．做匀圆周运动的物体，当它所受的合外力突然减小时，物体要做离心运动，但不沿切线方向飞出，故C错误；
D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的合外力突然变为零时，它将沿圆周的切线方向做匀速直线，故D错误。
故选A。
7．B
【详解】
突然去掉水平力，则物体在去掉水平力后将沿着轨迹的切线方向运动，即沿着切线运动。故选B。
8．C
【详解】
A．毛毯恰好能过最高点时，重力恰好能够提供向心力
代入数据解得速度为
但脱水时线速度远大于，选项A错误；
B．毛毯在滚筒最高点时加速度指向圆心，即加速度竖直向下，处于失重状态，选项B错误；
C．根据牛顿第二定律，在最低点
在最高点
则
说明水在最低点需要更大的支持力，如果水的附着力不够，就容易被甩出，选项C正确；
D．毛毯上的水是因为和毛毯之间的附着力不足以提供向心力而被甩出，选项D错误。
故选C。
9．A
【详解】
A．模型飞机受重力和空气对其的作用力，两力的合力沿半径指向圆心，合力大小为
所以空气对其作用力的大小为
A正确；
B．小螺丝做平抛运动，运动时间
B错误；
C．小螺丝做平抛运动的水平位移为
所以到的距离为
C错误；
D．落地时水平方向的速度为10 m/s，竖直方向的速度为20 m/s。所以落地时的速度大小为，D错误。
故选A。
10．C
【详解】
A．脱水桶高速转动时，需要的向心力大于水和衣服之间的附着力，水做离心运动被从衣服上甩掉，属于离心现象，故A错误；
B．旋转伞柄，伞边缘的水滴被甩出时，由于伞的速度快，需要的向心力大，水滴往外甩，这是离心运动属于离心现象，故B错误；
C．公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒，这是由于惯性的作用，不是离心现象，故C正确；
D．链球原来做的是圆周运动，当松手之后，由于失去了向心力的作用链球做离心运动，所以投掷链球属于离心现象，故D错误。
故选C。
11． ACD
【详解】
A．用洗衣机脱水，是利用了离心现象，故A符合题意；
B．汽车转弯时要减速，是防止离心现象，故B不符合题意；
C．用离心沉淀器分离物质，是利用了离心现象，故C符合题意；
D．转动雨伞，可以去除雨伞上的一些水，是利用了离心现象，故D符合题意。
故选ACD。
12．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.
13．AC
【详解】
A．质量相同的A、B两物体随转台一起绕中心轴匀速转动，都是由静摩擦力提供向心力，有
因角速度 相等、质量m相等，而，则，故A正确；
B．火车转倾斜弯时，车轮与内外轨道均无挤压对应的速度为理想转弯速度，有
可得
故只有用理想速度转弯时，向心力大小才等于mgtanθ，故B错误；
C．汽车过凸形拱桥时，加速度向下，则汽车处于失重状态，故C正确；
D．洗衣机脱水桶脱水的原因是水受到的附着力太小，不足于满足高速转动，从而做离心运动，故D错误；
故选AC。
14．（1）3.65rad/s（2）4 rad/s（3）A随圆盘做圆周运动，B做离心运动
【详解】
（1）当细线上开始出现张力时，表明B与盘间的静摩擦力已达最大，则
解得：
（2）当A开始滑动时，表明A与盘间的静摩擦力也已达最大，则：
Kmg F＝mrAω2
F+Kmg＝mrBω2
解得：
（3）烧断细线，A与盘间静摩擦力减小，继续随盘做半径为RA=20cm的圆周运动．而B由于最大静摩擦力不足以提供向心力而做离心运动．故A继续做圆周运动，B做离心运动
【点睛】
本题考查圆周运动中力与运动的关系，注意本题中为静摩擦力与绳子的拉力充当向心力，故应注意静摩擦力是否已达到最大静摩擦力。
15．(1)；(2)
【详解】
(1)运动员的向心力为
运动半径为
满足
解得
(2)根据平抛运动规律
，
解得
落地点距离转轴的距离
解得