6.2向心力同步练习题(word版含答案)

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名称 6.2向心力同步练习题(word版含答案)
格式 docx
文件大小 662.1KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-01-22 10:31:18

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文档简介

6.2 向心力
一、单选题
1.一辆卡车在丘陵地面匀速率行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,爆胎可能性最大的地段应是(  )
A.a处 B.b处 C.c处 D.d处
2.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
3.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
4.关于曲线运动和圆周运动,以下说法中错误的是(  )
A.做曲线运动的物体受到的合力一定不为零
B.做曲线运动的物体的速度一定是变化的
C.做圆周运动的物体受到的合力方向一定指向圆心
D.做匀速圆周运动的物体的加速度方向一定指向圆心
5.如图所示,将完全相同的两小球AB,用长L=0.8m的细绳悬于以v=4m/s向右匀速运动的小车顶部,两球与小车前后壁接触,由于某种原因,小车突然停止瞬间,两悬线中的张力之比TB:TA为(  )
A.1:1 B.1:2 C.l:3 D.1:4
6.长沙市橘子洲湘江大桥桥东有一螺旋引桥,供行人上下桥。假设一行人沿螺旋线自外向内运动,如图所示。已知其走过的弧长s与时间t成正比。则关于该行人的运动,下列说法正确的是(  )
A.行人运动的线速度越来越大
B.行人所受的合力大小不变
C.行人运动的角速度越来越小
D.行人所受的向心力越来越大
7.关于做匀速圆周运动的物体,下列说法中正确的是(  )
A.相等的时间内通过的位移相等
B.物体所受合外力为零
C.角速度一定,半径越大周期越长
D.线速度一定,半径越大,角速度一定越小
8.荡秋千是人们平时喜爱的一项休闲娱乐活动,如图所示,某同学正在荡秋千,A和B分别为运动过程中的最低点和最高点,若忽略空气阻力,则下列说法正确的是(  )
A.在B位置时,该同学受到的合力为零
B.在A位置时,该同学对秋千板的压力大于秋千板对该同学的支持力
C.在由A到B的过程中,该同学受到的向心力逐渐增大
D.在由A到B的过程中,该同学受到的向心力逐渐减小
9.一只小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆弧形的道路匀速奔跑,如图所示为雪橇所受的牵引力F及摩擦力Ff的示意图,其中正确的是 (  )
A. B.
C. D.
10.质量为的飞机以速率在水平面内做半径为的匀速圆周运动,如图所示,则空气对飞机的作用力大小为(  )
A. B.
C. D.
二、多选题
11.如图所示,质量不计的轻质弹性杆插入桌面上的小孔中,杆的另一端固定一质量为m的小球,今使小球在水平面内作半径为R的匀速圆周运动,角速度为ω,则下列说法正确的是 ( )
A.小球所受的合外力大小为mω2R
B.小球所受的合外力大小为
C.小球对杆作用力的大小为
D.小球对杆作用力的大小为
12.关于匀速圆周运动的向心力,下列说法正确的是
A.向心力是使物体做圆周运动的力,是根据力的作用效果命名的
B.向心力可以是多个力的合力,也可以是其中一个力或一个力的分力
C.对稳定的圆周运动,向心力是一个恒力
D.向心力的效果是改变质点的线速度大小
13.如图所示,一根细线下端拴一个金属小球P,细线的上端固定在金属块Q上,Q放在带小孔的水平桌面上.小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆).现使小球改到一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出),两次金属块Q都保持在桌面上静止.则后一种情况与原来相比较,下面的判断中正确的是( )
A.Q受到桌面的支持力变大
B.Q受到桌面的静摩擦力变大
C.小球P运动的角速度变大
D.小球P运动的周期变大
三、填空题
14.中国航天员首次进行太空授课,通过趣味实验展示了物体在完全失重状态下的一些物理现象。其中一个实验如图所示,将支架固定在桌面上,细绳一端系于支架上的O点,另一端拴着一颗钢质小球。现将细绳拉直但未绷紧,小球被拉至图中a点或b点并进行以下操作,在a点轻轻放手,小球将________(填写“竖直下落”或“静止不动”);在b点沿垂直于绳子的方向轻推小球,小球将________(填写“做匀速圆周运动”或“沿圆弧做往复摆动”)。
15.一个做匀速圆周运动的物体,若半径保持不变,当它的转速变为原来的4倍时,它的线速度将变为原来的_______倍,它所受到的向心力将变为原来的_______倍,若线速度不变,当它的角速度变为原来的4倍,它的轨道半径将变为原来的_______倍.
16.现在有一种叫做“魔盘”的娱乐设施(如下图).“魔盘”转动很慢时,盘上的人都可以随盘一起转动而不至于被甩开.当盘的转速逐渐增大时,盘上的人便逐渐向边缘滑去,离转动中心越远的人,这种滑动的趋势越厉害.设“魔盘”转速为6 r/min,一个体重为 30 kg 的小孩坐在距离轴心 1 m 处(盘半径大于 1 m )随盘一起转动(没有滑动).这个小孩受到的向心力的大小为______________N,这个向心力是由________________力提供的?
四、解答题
17.如图所示,长为3L的轻杆可绕光滑水平转轴O转动,在杆两端分别固定质量均为m的A.B,球A距轴O的距离为L.现给系统一定能量,使杆和球在竖直平面内转动.当球B运动到最高点时,水平转轴O对杆的作用力恰好为零,忽略空气阻力,已知重力加速度为g,求:
(1)此时球B对轻杆的作用力;
(2)此时A.B两球的速度大小.
18.如图所示,在水平圆盘上,沿半径方向放置物体A和B,mA=4kg,mB=1kg,它们分居在圆心两侧,与圆心距离为rA=0.1m,rB=0.2m,中间用细线相连,A、B与盘间的动摩擦因数均为μ=0.2,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,若圆盘从静止开始绕中心转轴非常缓慢地加速转动,用表示圆盘转动的角速度,表示物体A与圆盘之间的摩擦力,g=10m/s2.
(1)细线中出现张力时,圆盘转动的角速度1;
(2)A、B两物体相对圆盘将要滑动时,圆盘转动的角速度3;
(3)在下列坐标图中分别画出A、B两物体滑动前,随变化的关系图像;
19.如图所示,在光滑水平面上固定一由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑轨道,两者在点B处平滑连接。AB弧的半径为R,BC弧的半径为。一质量为m的小球以大小为v0的速度从A点沿该点的切线方向进入圆弧轨道。求:
(1)小球从A点运动到B点的时间;
(2)小球在A、C两点所受轨道的弹力大小之比。
试卷第6页,共6页
试卷第5页,共6页
参考答案
1.D
【详解】
在坡顶由牛顿第二定律得
mg-FN=m
解得
FN=mg-m
FN<mg
在坡谷,则有
FN-mg=m
FN=mg+m
FN>mg
可知,汽车在坡谷处所受的支持力更容易爆胎;且r越小,FN越大,则在b、d两点比a、c两点容易爆胎,而d点半径比b点小,则d点最容易爆胎。
故选D。
2.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。
3.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。
4.C
【详解】
A.合外力与速度不共线,物体做曲线运动,所以做曲线运动的物体所受合力一定不为零,A正确;
B.物体做曲线运动,速度方向一定改变,B正确;
CD.物体做匀速圆周运动,合外力(即加速度)指向圆心完全提供向心力;做非匀速圆周运动,合外力指向圆心的分力提供向心力,切向的分力改变速度的大小,C错误,D正确。
故选C。
5.C
【详解】
设小球的质量都是m小车突然停止,则B球受到小车前壁的作用停止运动,对B球有:
FB=mg=10m
小车突然停止,则A球由于惯性,会向前摆动,做圆周运动,对A球有:
所以
两悬线中的张力之比TB:TA为1:3。
故选C
6.D
【详解】
依题意
t
A.可知该行人运动的线速度大小不变,故A错误;
BD.由微元法将行人沿螺旋线运动的每一小段视为圆周运动的一部分,轨道半径逐渐减小,其向心力
Fn=m
向心力越来越大,线速度大小不变,在沿轨迹切线方向的分力为0,故所受合力即为向心力,也越来越大,故B错误,D正确;
C.运动的角速度ω=越来越大,故C错误。
故选D。
7.D
【详解】
A.做匀速圆周运动的物体,相等的时间内通过的弧长相等,A错误;
B.物体所受合外力作为向心力,大小恒定,方向始终指向圆心,B错误;
C.由
可知,角速度一定,周期一定,与半径无关,C错误;
D.由
可知,线速度一定,半径越大,角速度一定越小,D正确。
故选D。
8.D
【详解】
A.在B位置时,该同学的速度为零,向心力为零,即合力沿绳子方向的分力为零,但合力沿圆弧在B点的切线方向的分力不为零,A错误;
B.根据牛顿第三定律可知,在A位置时,该同学对秋千板的压力大小等于秋千板对该同学的支持力的大小,B错误;
CD.在由A到B过程中,该同学的速度逐渐减小,由
分析知,该同学受到的向心力逐渐减小,C错误,D正确。
故选D。
9.C
【详解】
雪橇运动时所受的摩擦力为滑动摩擦力,其方向与雪橇运动方向相反,可知与圆弧相切;又因为雪橇做匀速圆周运动,所受合力充当向心力,合力方向指向圆心,C正确,ABD错误。
故选C。
10.B
【分析】
作出受力图,用合成法或正交分解法均可求解。
【详解】
飞机受到竖直向下的重力和空气给的作用力,两力之和充当向心力,如图所示
故有
故选B。
11.AD
【详解】
小球所受合力提供匀速圆周运动的向心力,即F合=mRω2.故A正确,B错误.小球受重力和杆子对它的作用力F,根据力的合成有:F2-(mg)2=(F合)2,所以.故C错误,D正确.故选AD.
点睛:解决本题的关键知道小球匀速圆周运动的向心力由重力和杆子对它作用力的合力提供.根据向心力求出合力,根据力的合成求出杆子的作用力.
12.AB
【详解】
A.向心力是物体做匀速圆周运动所需要的指向圆心的合外力,它是根据力的作用效果命名的,故A正确;
B.向心力是物体做匀速圆周运动所需要的指向圆心的合外力,所以它可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供,也可以一个力的分力提供,故B正确;
C.向心力是指向圆心的合外力,方向时刻改变,所以它不是一个恒力,故C错误;
D.由于向心力指向圆心,与线速度方向始终垂直,所以它的效果只是改变线速度方向,不会改变线速度大小,故D错误;
故选AB。
13.BC
【详解】
试题分析:对小球分析,设绳子拉力为F,绳子与竖直方向夹角为θ,绳子长度为l,则有Fcosθ=mg,Fsinθ=m(2π/T)2r,r=lsinθ,解得T2=4π2lcosθ/g,当小球位置升高时,周期减小,角速度增大,C正确,D错误.Q物块处于平衡状态,有N=Mg+Fcosθ=(M+m)g,支持力不变,A错误;f=Fsinθ=mgtanθ,物块位置升高,θ增大,f增大,B正确.
考点:本题考查圆周运动向心力分析和物体平衡.
14.静止不动 做匀速圆周运动
【详解】
由于小球处于完全失重状态,故在a点轻轻放手时,小球将静止不动。
在b点沿垂直于绳子的方向轻推小球时,小球获得了垂直于绳子方向的初速度,小球在绳子拉力提供向心力的作用下做匀速圆周运动。
15.4 16
【详解】
据;一个做匀速圆周运动的物体,若半径保持不变,当它的转速变为原来的4倍时,它的线速度将变为原来的4倍。
据;一个做匀速圆周运动的物体,若半径保持不变,当它的转速变为原来的4倍时,它所受到的向心力将变为原来的16倍。
据,可得;若线速度不变,当它的角速度变为原来的4倍,它的轨道半径将变为原来的倍。
16.11.8 N 小孩与盘之间的静摩擦力
【详解】
小孩随“魔盘”转动做匀速圆周运动,其向心力由小孩与盘之间的静摩擦力提供,向心力的大小为:
17.(1)3mg;(2);
【详解】
(1)球B运动到最高点时,设转动的角速度为ω,则
对A球
TA-mg=mω2L
对球B
TB+mg=mω22L
由题意可知
TA=TB
则可得
TB=3mg
(2)由牛顿第三定律得
TB’=TB=3mg
方向竖直向上
此时A球的速度大小为
此时B球的速度大小为
18.(1)(2)rad/s(3)
【详解】
解:(1)运动开始,两个物块的向心力各由圆盘对他们的摩擦力提供,则有:
绳子拉力:
随着圆盘转速的增加,当达到时,物块B达到最大静摩擦力,则有:
解得:
(2)随后,绳子有拉力
物块:
物块:
解得:
当时,,
当时,绳子的拉力持续增大,以提供两个物体的向心力,此时,的摩擦力是最大静摩擦力,物块所受到的摩擦力逐渐减小,直至反向最大
当时,对:
对:
解得:
(3)综上所述随变化的分段函数为
0≤≤rad/s
≤≤rad/s
≤≤rad/s
19.(1);(2)
【详解】
(1)由于水平面和轨道都光滑,所以小球沿轨道运动时的速度大小不变,则小球从A点运动到B点的时间为
(2)在A、C两点均由轨道的弹力提供向心力,由牛顿第二定律可得
小球在A、C两点所受轨道的弹力大小之比为
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