6.2向心力 自主提升过关练(word版含答案)

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名称 6.2向心力 自主提升过关练(word版含答案)
格式 docx
文件大小 1.2MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-19 02:08:25

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文档简介

6.2向心力自主 提升过关练(解析版)
一、选择题
1.如图所示,用长为L的细线栓一个质量为m的小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动,细线与竖直方向间的夹角为θ,关于小球的受力情况,下列说法正确的是(  )
A.小球受到重力、线的拉力和向心力三个力
B.向心力是细线的拉力和小球所受重力的合力
C.向心力等于细线对小球拉力的水平分量
D.向心力的大小等于mgtanθ
2.有一种杂技表演叫“飞车走壁”,由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁高速行驶,做匀速圆周运动。如图所示,图中虚线表示摩托车的行驶轨迹,轨迹离地面的高度为h,下列说法中正确的是(  )
A.h 越高,摩托车对侧壁的压力将越大
B.h 越高,摩托车做圆周运动的线速度将越大
C.h 越高,摩托车做圆周运动的周期将越大
D.h 越高,摩托车做圆周运动的向心力将越大
3.上海磁悬浮线路最大转弯处的半径达到8000m,如图所示。近距离用肉眼看几乎是一条直线,而转弯处最小半径也达到1300m,一个质量为50kg的乘客坐在以速率不变的行驶的车里,随车驶过半径为2500m的弯道,下列说法正确的是(  )
A.乘客受到的向心力大小约为200 N
B.乘客受到的向心力大小约为539 N
C.乘客受到的向心力大小约为300 N
D.弯道半径设计越大可以使乘客在转弯时越舒适
4.如图所示表面粗糙的水平圆盘上叠放着质量相等的A、B两物块,且A、B随圆盘一起做匀速圆周运动(最大静摩擦力等于滑动摩擦力),则下列说法正确的是(  )
A.B受到的向心力大小是A受到的向心力大小的2倍
B.圆盘对B的摩擦力大小是B对A的摩擦力大小的2倍
C.A有沿半径方向向外滑动的趋势,B有沿半径方向向内滑动的趋势
D.若B先滑动,则A、B之间的动摩擦因数小于B与圆盘之间的动摩擦因数
5.物体做匀速圆周运动时,下列说法正确的是(  )
A.所受合力全部用来提供向心力 B.是匀变速曲线运动
C.速度的大小和方向都改变 D.向心加速度不变
6.如图所示为探究向心力大小表达式的实验装置图。在探究时主要采用的科学方法是(  )
A.控制变量法 B.等效替代法 C.理想实验法 D.演绎法
7.一质量为m的物体,沿半径为R的向下凹的半圆形轨道滑行,如图所示,经过最低点时的速度为v,物体与轨道之间的动摩擦因数为μ,则它在最低点时受到的摩擦力为(  )
A.μmg B. C. D.
8.在探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系的实验中下列说法正确的是(  )
A.本实验采用的实验方法是放大法
B.在探究向心力的大小F与角速度ω的关系时,要保持ω和r相同
C.在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度成正比
D.在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比
9.如图所示,两根长度不同的细绳,一端固定于O点,另一端各系一个相同的小铁球,两小球恰好在同一水平面内做匀速圆周运动,则(  )
A.A球受绳的拉力较大
B.它们做圆周运动的角速度不相等
C.它们所需的向心力跟轨道半径成反比
D.它们做圆周运动的线速度大小相等
10.用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽横臂的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍,长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板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相对大小。表中给出了6次实验的结果。
组 次 小球1的质量 小球2的质量 小球1的位置 小球2的位置 左标尺/格 右标尺/格
第一组 1 m m A C 2 2
2 m 2m A C 2 4
3 2m m A C 4 2
第二组 4 m m B C 4 2
5 m 2m B C 4 4
6 2m m B C 8 2
由表中数据得出的论断中不正确的是(  )
A.两组实验都显示了向心力大小与小球质量有关
B.两组实验时,应将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上
C.若小球1、2质量同时都为2m时,它们分别放在A、C位置,左、右两个标尺露出的格数相同
D.若小球1、2质量同时都为2m时,它们分别放在B、C位置,左、右两个标尺露出的格数之比应为2:1
11.如图所示,在光滑水平面上,质量为m的小球在细线的拉力作用下,以速度v做半径为r的匀速圆周运动。小球所受向心力的大小为(  )
A. B. C.mυ2r D.mυr
12.用图示的向心力演示器可以探究向心力和物体质量、角速度以及半径的关系。实验时,匀速转动手柄使变速塔轮、长槽、短槽和槽内的小球随之匀速转动,使小球做匀速圆周运动的向心力由挡板对小球的弹力提供。球对挡板的反作用力使弹簧测力套筒下降,从而露出标尺,根据标尺上露出的标记,可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。长槽上的挡板到转轴的距离是挡板A的倍,长槽上的挡板A和短槽上的挡板到各自转轴的距离相等。下列说法不正确的是(  )
A.本实验采用的科学方法是控制变量法
B.将传动皮带套在两塔轮的不同轮盘上,可以改变两个槽内的小球做圆周运动的半径
C.探究向心力和质量的关系时,需将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上,将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板处
D.探究向心力和角速度的关系时,需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和挡板处
13.如图所示,在“神舟十一号”沿曲线从M点到N点的飞行过程中,速度逐渐增大。在此过程中“神舟十一号”所受合力F的方向可能是(  )
A. B. C. D.
14.狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速行驶,下列给出的四个关于雪橇受到的牵引力及摩擦力的示意图(图中为圆心)正确的是(  )
A. B.
C. D.
15.如图,小明在游乐园乘坐摩天轮。已知摩天轮在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动。当小明从最低点a处转动到水平位置d处的过程中,小明(  )
A.对座舱的压力大小不变
B.所受合外力的大小逐渐变大
C.在水平方向的受力大小逐渐变大
D.在水平方向的受力大小保持不变
二、解答题
16.质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点及端点,当棒在光滑的水平面上绕O点匀速转动时,如图.求棒的OA段及AB段的拉力之比.
17.在光滑水平面上,一根原长为l的轻质弹簧的一端与竖直轴O连接,另一端与质量为m的小球连接,如图所示。当小球以O为圆心做匀速圆周运动的速率为v1时,弹簧的长度为1.5l;当它以O为圆心做匀速圆周运动的速率为v2时,弹簧的长度为2l。 求v1与v2的比值。
参考答案
1.BCD
【详解】
ABC.小球在水平面内做匀速圆周运动,对小球受力分析,如图
小球受重力、和绳子的拉力,由于它们的合力总是指向圆心并使得小球在水平面内做圆周运动,故在物理学上,将这个合力就叫做向心力,即向心力是按照力的效果命名的,这里是重力和拉力的合力或绳子的拉力的水平分量,故A错误,BC正确;
D.根据几何关系可知
故D正确。
故选BCD。
2.BC
【详解】
A.摩托车做匀速圆周运动,合外力完全提供向心力,所以小球在竖直方向上受力平衡
可知侧壁对摩托车的支持力与高度无关,根据牛顿第三定律可知摩托车对侧壁的压力不变,A错误;
B.根据牛顿第二定律可知
解得
高度越大,越大,摩托车运动的线速度越大,B正确;
C.根据牛顿第二定律可知
解得
高度越大,越大,摩托车运动的周期越大,C正确;
D.摩托车的向心力大小为,大小不变,D错误。
故选BC。
3.AD
【详解】
ABC.,乘客所受的向心力
故A正确,BC错误;
D.根据知,R越大,向心力越小,车厢对乘客的作用力越小,乘客越舒适,故D正确.
故选AD.
4.B
【详解】
A.由题意可知两物块的角速度大小相等、质量相等则两物块受到的向心力大小相等,A错误;
B.B受到圆盘的摩擦力大小
B对A的摩擦力大小
B正确;
C.A和B都有沿半径方向向外滑动的趋势,C错误;
D.若B先滑动,则
解得
D错误。
故选B。
5.A
【详解】
A.物体做匀速圆周运动,合外力完全提供向心力,A正确;
B.物体所受合外力始终与速度垂直,速度大小始终不变,合外力方向始终指向圆心,一直改变,不是匀变速曲线运动,BC错误;
D.向心加速度大小不变,方向一直改变,D错误。
故选A。
6.A
【详解】
使用向心力演示器研究向心力大小与质量的关系时半径和角速度都不变,研究向心力大小与半径的关系时质量和角速度都不变,研究向心力大小与角速度的关系时半径和质量都不变,所以采用的科学方法是控制变量法。
故选A。
7.C
【详解】
在最低点由向心力公式得
FN-mg=m

FN=mg+m
又由摩擦力公式有
Ff=μFN=μ(mg+m)
故选C。
8.D
【详解】
A.本实验采用的是控制变量法,故A错误;
B.在探究向心力的大小F与角速度ω的关系时,要保持r相同,故B错误;
C.根据可知,在质量和半径一定的情况下,向心力的大小与角速度的平方成正比,故C错误;
D.根据可知,在半径和角速度一定的情况下,向心力的大小与质量成正比,故D正确。
故选D。
9.A
【详解】
设绳子与竖直方向之间的夹角为,
A.小球在竖直方向上的合力等于零,有
解得
A球与竖直方向上的夹角大,故A球受绳子的拉力较大,A正确;
B.根据牛顿第二定律可得
两球的竖直高度相同,即相同,则相同,故B错误;
C.向心力等于合外力,即
与r成正比,C错误;
D.圆周运动的线速度
角速度相同,半径不同,则线速度不等,D错误。
故选A。
10.B
【详解】
A.由表中数据可知,两组数据中均有不同质量相同位置时的受力情况不同,故能说明向心力大小与小球质量有关,故A正确;
B.在探究向心力和角速度的关系时,要保持其余的物理量不变,则需要将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上,由表中数据可知,两组实验中均没有涉及向心力与角速度的关系,故实验中传动皮带应套在半径相同的轮盘上,故B错误;
C.若小球1、2质量同时都为时,它们分别放在、位置,半径相同,则向心力相同,左、右两个标尺露出的格数相同,故C正确;
D.若小球1、2质量同时都为时,它们分别放在、位置,左侧半径是右侧半径的2倍,则可知左侧小球受到的向心力是右侧小球的2倍,故左、右两个标尺露出的格数之比应为2:1,故D正确;
不正确的故选B。
11.A
【详解】
根据牛顿第二定律得,小球的向心力由细线的拉力提供,则有
F=m
故A正确。
12.B
【详解】
A.本实验要探究向心力和物体质量、角速度以及半径的关系,采用的是控制变量法,A正确,不符合题意;
B.将传动皮带套在两塔轮的不同轮盘上,皮带边缘线速度相等,不同轮盘半径不同,角速度不同,故可以改变两个槽内的小球做圆周运动的角速度,B错误,符合题意;
C.探究向心力和质量的关系时,需将传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上,将质量不同的小球分别放在挡板A和挡板处,C正确,不符合题意;
D.探究向心力和角速度的关系时,需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和挡板处,D正确,不符合题意。
故选B。
13.B
【详解】
AD.做曲线运动的物体所受合力的方向总是指向曲线凹侧,故AD错误;
BC.由于速度逐渐增大,故合力F的方向沿切线方向的分力与速度方向相同,故B正确,C错误。
故选B。
14.C
【详解】
滑动摩擦力的方向是与相对运动方向相反且与接触面相切的,雪橇做匀速圆周运动,合力应该指向圆心,可知C正确,ABD错误。
故选C。
15.C
【详解】
小明的受力分析如图所示,其中Fx为水平方向的受力,Fy为竖直方向的受力,Fx与Fy的合力提供向心力F,其中Fy是小明的重力mg和座舱对其支持力FN的合力,即
当小明从a到d的运动过程中,F大小不变,即小明所受合外力的大小不变,但方向逐渐趋于水平,由此可知Fy逐渐减小,Fx逐渐增大,则FN逐渐减小,根据牛顿第三定律可知小明对座舱的压力逐渐减小。
故选C。
16.
【详解】
设,小球运动的角速度为,杆OA段与AB段对球的拉力分别为.
根据牛顿第二定律得:对B球①;
对A球:②;
由①:②得,,解得.
17.
【详解】
设弹簧的劲度系数为k,当小球以v1做匀速圆周运动时有
当小球以v2做匀速圆周运动时有
两式之比得