2.4离心现象及其应用 课时练习（Word版含答案）

2.4离心现象及其应用 课时练习（解析版）
一、选择题
1．下列哪些现象利用了离心现象（　　）
A．汽车转弯时要限制速度
B．工作的洗衣机脱水桶转速很大
C．在修建铁路时，转弯处内轨要低于外轨
D．转速很大的砂轮半径做得不能太大
2．下列说法正确的是（　　）
A．曲线运动可以是匀变速运动
B．合运动速度方向与合运动位移方向相同
C．做斜抛运动的物体抛出后一秒内速度的改变量要比落地前一秒内的小
D．汽车在水平路面转弯因速度过快导致飞出马路是因为受到指向马路外的离心力作用
3．在地球上的P点和Q点分别放有质量相等的物体，P、Q到地心的距离相等，则放在P点的小球（　　）
A．线速度大 B．角速度大 C．所受重力大 D．所需向心力大
4．如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是（　　）
A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动
B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动
C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动
D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做向心运动
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．如图所示的路段是一段半径约为的圆弧形弯道，路面水平，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为正压力的0.8倍，下雨时路面被雨水淋湿，路面对轮胎的径向最大静摩擦力变为正压力的0.2倍，若汽车通过圆弧形弯道时做匀速圆周运动，汽车可视为质点，取重力加速度，下列说法正确的是（　　）
A．晴天时，汽车以的速率可以安全通过此圆弧形弯道
B．下雨时，汽车以的速率通过此圆弧形弯道时将做离心运动
C．晴天时，汽车以的速率通过此圆弧形弯道时的向心加速度为
D．下雨时，汽车以的速率通过此园弧形弯道时的角速度为
7．关于下列四幅图中物体的运动描述正确的是（　　）
A．图甲中，通过拱形桥最高点的汽车，对桥的压力大于汽车自身重力
B．图乙中，做圆锥摆运动的物体，受重力、绳的拉力和向心力作用
C．图丙中，火车以任意速度转弯时，铁轨对火车轮缘均不会产生侧向的作用力
D．图丁中，洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在物体上的水甩掉
8．如图所示，游乐场的过山车载着游客高速通过竖直圆形轨道。游客能够头朝下脚朝上安全通过轨道最高点而不会掉下来的原因是（　　）
A．游客被安全带紧紧绑在座椅上
B．游客在最高点受到竖直向上的离心力的作用
C．游客在高速通过最高点需要的向心力大于本身的重力
D．游客受到重力、座椅的弹力和向心力的共同作用保持平衡
9．下列过程中物体的运动不属于离心运动的是（　　）
A．泥土从高速旋转的车轮上飞出
B．水滴从转动的雨伞边缘飞出
C．赛车转弯时速度过大向外侧侧滑
D．箭离弦水平飞出
10．在医学研究中，常常用超速离心机分离血液中的蛋白。如图所示，用极高的角速度旋转封闭的玻璃管一段时间后，管中的蛋白会按照不同的属性而相互分离、分层，且密度大的出现在远离转轴的管底部。已知玻璃管绕转轴匀速转动时，管中两种不同的蛋白P、Q相对于转轴的距离分别为r和2r，则（　　）
A．蛋白P受到的力有重力浮力和向心力
B．蛋白P和蛋白Q的角速度之比为1：2
C．蛋白P和蛋白Q的向心加速度之比为1：2
D．蛋白P和蛋白Q的向心力之比为1：2
11．关于离心运动，下列说法正确的是
A．洗衣机脱水时利用了离心运动甩干衣服
B．直行的客车刹车时车内乘客会因离心运动而向前倾
C．砂轮转动速度过大，会因离心运动而破裂，酿成事故
D．在水平公路上转弯的汽车速度过大，会因做离心运动而造成事故
12．下列现象中，能用离心现象解释的是　　
A．拍掉衣服表面的灰尘
B．洗衣机的脱水筒把衣服上的水脱干
C．用手把温度计中的水银柱甩回玻璃泡内
D．匀速直线运动的公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒
13．如图，在竖直平面内固定半径为r的光滑半圆轨道，小球以水平速度v0从轨道外侧面的A点出发沿圆轨道运动，至B点时脱离轨道，最终落在水平面上的C点，不计空气阻力、下列说法正确的是（ ）
A．从A到B过程，小球沿圆切线方向加速度逐渐增大
B．从A到B过程，小球的向心力逐渐增大
C．从B到C过程，小球做变加速曲线运动
D．若从A点静止下滑，小球能沿圆轨道滑到地面
二、解答题
14．在图中，我们看到，金属件紧贴着飞转的砂轮上边缘，被磨得火花飞溅。请解释火花飞溅的原因。
15．一把打开的雨伞半径为r，伞边缘距水平地面的距离为h。当该雨伞绕伞柄以角速度ω水平旋转时，雨点自边缘甩出下落，在地面上形成一个大圆圈。已知重力加速度为g。试求这个大圆圈的半径。
参考答案
1．B
【详解】
A．汽车转弯时要限制速度是防止出现离心现象，选项A错误；
B．工作的洗衣机脱水桶转速很大是利用了离心现象，选项B正确；
C．在修建铁路时，转弯处内轨要低于外轨是防止离心现象，选项C错误；
D．转速很大的砂轮半径做得不能太大是防止离心现象，选项D错误。
故选B。
2．A
【详解】
A．曲线运动可以是匀变速运动，例如平抛运动，选项A正确；
B．物体做曲线运动时，合运动速度方向与合运动位移方向不相同，选项B错误；
C．做斜抛运动的物体速度的变化量为
v=gt
则抛出后一秒内速度的改变量等于落地前一秒内的小速度变化量，选项C错误；
D．汽车在水平路面转弯因速度过快导致飞出马路是因为马路给汽车的摩擦力小于汽车所需要的向心力，选项D错误。
故选A。
3．C
【详解】
AB．地球上的物体随地球自转，角速度相等，根据
知，P点的半径小，所以P点的线速度小，AB错误；
C．随着纬度升高，重力加速度增大，则P点的重力加速度比Q点大，根据
可知，P点的小球所受重力大，C正确；
D．根据
可知，P点的半径小，所以P点的向心力小，D错误。
故选C。
4．A
【详解】
A．若拉力突然消失，小球将沿速度v方向，即沿轨迹Pa做离心运动，选项A正确；
BD．若拉力突然变小，小球所受拉力小于向心力，则将沿轨迹Pb做离心运动，选项BD错误；
C．若拉力突然变大，小球所受拉力大于所需的向心力，则将沿轨迹Pc做向心运动，选项C错误。
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．B
【详解】
AC．晴天时，有
解得
当以经过弯道时发生了侧滑，做离心运动，半径发生了变化，故AC错误；
B．下雨时，有
解得
则下雨时，汽车以的速率通过此圆弧形弯道时将做离心运动，B正确；
D．此时汽车发生侧滑，不能用来计算角速度，D错误。
故选B。
7．D
【详解】
A．图甲中，通过拱形桥最高点的汽车，加速度向下，则汽车处于失重状态，则对桥的压力小于汽车自身重力，故A错误；
B．图乙中，做圆锥摆运动的物体，物体仅受重力、绳的拉力，两者的合力提供向心力，故B错误；
C．图丙中，火车以理想速度转弯时铁轨和火车轮缘才不会产生侧向的作用力，故C错误；
D．图丁中，洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在物体上的水甩掉，故D正确；
故选D。
8．C
【详解】
B．离心现象是因为物体所受的力不足以提供向心力，而有沿着半径向外运动的趋势的现象，不是力的作用，故B错误；
D．向心力是效果力，由某一个力或者某一个的分力或几个力的合力提供，受力分析时，只能分析性质力，不能分析效果力，故D错误；
C．在过山车做圆周运动的过程中，在最高点不下落的临界条件是：重力提供向心力，当所需要的向心力大于重力的时候，重力全部提供为游客做圆周运动的向心力，所以游客不会往下掉，故C正确；
A．游客系上安全带是为了防止过山车出故障时速度减小或停下，导致重力大于所需向心力而掉下来，故A错误。
故选C。
9． D
【详解】
A.．由于惯性，泥土从高速旋转的车轮上飞出。属于离心运动。故A不符合题意；
B．由于惯性，水滴从转动的雨伞边缘飞出，属于离心运动。故B不符合题意；
C．由于惯性，赛车转弯时速度过大向外侧侧滑，属于离心运动。故C不符合题意；
D．箭离弦水平飞出，做平抛运动，不属于离心运动。故D符合题意。
故选D。
10．C
【详解】
A．蛋白P受到的力有重力浮力和水平方向的压力。A错误；
B．蛋白P和蛋白Q共轴转动，角速度相同。B错误；
C．根据可得蛋白P和蛋白Q的向心加速度之比为1：2。C正确；
D．因为不确定两种蛋白的质量关系，所以无法确定向心力之比。D错误。
故选C。
11．ACD
【详解】
脱水桶高速转动时，需要的向心力的大小大于了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正确；直行的客车刹车时车内乘客是因为惯性而向前倾，与向心力无关，故B错误；砂轮转动速度过大，砂轮所需的向心力就大，就会出现砂轮承受不了巨大的力而断裂，出现离心运动，容易酿成事故，故C正确；因为，所以速度越快所需的向心力就越大，容易出现离心运动而造成事故，故D正确．故选ACD．
【点睛】当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需要的向心力的大小时，物体就要远离圆心，此时物体做的就是离心运动．
12．BC
【详解】
拍掉衣服表面的灰尘利用的是惯性，选项A错误；洗衣机的脱水筒把衣服上的水脱干，利用的是离心现象，选项B正确；用手把温度计中的水银柱甩回玻璃泡内，利用的是离心作用，选项C正确；匀速直线运动的公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒是惯性现象，选项D错误；故选BC.
13．AB
【详解】
设重力mg与半径的夹角为，对圆弧上的小球受力分析，如图所示
A．建立沿径向和切向的直角坐标系，沿切向由牛顿第二定律有
因夹角逐渐增大，增大，则小球沿圆切线方向加速度逐渐增大，故A正确；
B．从A到B过程小球加速运动，线速度逐渐增大，由向心力可知，小球的向心力逐渐增大，故B正确；
C．从B到C过程已离开圆弧，在空中只受重力，则加速度恒为g，做匀变速曲线运动（斜下抛运动），故C错误；
D．若从A点静止下滑，当下滑到某一位置时斜面的支持力等于零，此时小球会离开圆弧做斜下抛运动而不会沿圆轨道滑到地面，故D错误。
故选AB。
14．金属件被高速飞转的砂轮打磨时，温度很高的金属屑由于做离心运动而沿切线方向飞出，产生火花飞溅。
【详解】
金属件被高速飞转的砂轮打磨时，温度很高的金属屑由于做离心运动而沿切线方向飞出，产生火花飞溅。
15．
【详解】
伞做圆周运动，边缘处的线速度大小
即雨点甩出时的初速度为v，雨点甩出后做平抛运动，设运动时间为t，则有
水平方向上雨点的射程为
根据几何关系，得地面上形成大圆圈的半径为