3.4离心现象及其应用 自主提升过关练（word版含解析）

3.4离心现象及其应用 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．气嘴灯安装在自行车的气嘴上，骑行时会发光，一种气嘴灯的感应装置结构如图所示，一重物套在光滑杆上，重物上的触点M与固定在B端的触点N接触后，LED灯就会发光。下列说法正确的是（　　）
A．感应装置的原理是利用离心现象
B．安装气嘴灯时，应使感应装置A端比B端更靠近气嘴
C．要在较低的转速时发光，可以减小重物质量
D．车速从零缓慢增加，气嘴灯转至最高点时先亮
2．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
3．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
4．如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下作匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法正确的是（　　）
A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pb作离心运动
B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa作离心运动
C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb作近心运动
D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb作离心运动
5．关于圆周运动下列说法正确的是（　　）
A．匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B．做匀速圆周运动的物体的向心加速度与半径成反比
C．做圆周运动的物体所受的合外力不一定指向圆心
D．做圆周运动的物体所受的合外力突然消失，物体将沿圆周的半径方向飞出
6．下列有关生活中的圆周运动实例分析，说法正确的是（ ）
A．链球运动是依靠链球受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
B．体操运动员做单杠大回环通过最高点时，若运动员处于完全失重状态，则不受重力作用
C．汽车在转弯时要减速，目的是减小静摩擦力，避免车辆发生侧滑
D．黄河浮桥在水位下降时中心下沉成“凹”形，汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力大于汽车的重力
7．小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动，绳子拉力F提供向心力，若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况说法正确的是（　　）
A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pc作近心运动
B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa作离心运动
C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb作离心运动
D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb作离心运动
8．某个物体做匀速圆周运动时，下列有关说法正确的是（　　）
A．如果物体受到的合力大小不变，则物体一定不会做远离圆心的运动
B．如果物体受到的合力大小不变，则物体一定不会做靠近圆心的运动
C．如果物体做远离圆心的运动，则物体受到的合力一定不足以提供所需的向心力
D．如果物体做远离圆心的运动，则物体受到的合力一定大于所需的向心力
9．下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　）
A．公路在通过小型水库泄洪闸的下游时，常常用修建凹形桥，也叫“过水路面”，汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力小于汽车的重力
B．杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用
C．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压
D．洗衣机脱水桶的脱水原理是：水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
10．如图所示，下列有关生活的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　）
A．“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底的压力小于其在最低处水对碗底的压力
B．脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
C．汽车通过凹形路面的最低点时，汽车处于失重状态
D．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯
11．如图所示，长为的悬线固定在点，在正下方处有一钉子，把悬线另一端的小球拉到跟悬点同一水平面上无初速度释放，小球到最低点悬线碰到钉子的瞬间，则小球的（　　）
A．向心加速度突然增大 B．角速度突然变小 C．线速度突然变小 D．向心力突然减小
12．下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动（　　）
①汽车转弯时要限制速度 ②转速很高的砂轮半径不能做得太大
③在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨 ④离心水泵工作时
A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④
13．如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B，质量都为 m，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为，两物体与盘间的动摩擦因数相同，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，下列说法正确的是（　　）
A．此时细线张力为 B．此时圆盘的角速度为
C．此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆心 D．此时烧断细线，A和B都将做离心运动
14．如图所示，在匀速转动的水平盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和，质量都为1kg，它们分居圆心两侧，与圆心距离分别为，两物体与盘间的动摩擦因数均为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，。下列说法正确的是（　　）
A．此时细线张力为
B．此时圆盘的角速度为
C．此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外
D．若此时烧断细线，A和都将沿半径方向向外做离心运动
15．都江堰始建于公元前256年，这项工程主要由鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分和百丈堤、人字堤等附属工程构成，科学地解决了江水自动分流（鱼嘴分水堤四六分水）、自动排沙（鱼嘴分水堤二八分沙）、控制进水流量（宝瓶口与飞沙堰）等问题，消除了水患．1998年灌溉面积达到66.87万公顷，灌溉区域已达40余县．其排沙主要依据是
A．沙子更重，水的冲力有限
B．弯道离心现象，沙石（比水）容易被分离
C．沙石越重，越难被分离
D．沙石越重，越易被分离
二、解答题
16．如图所示，长为l=0.75 m的轻绳一端固定，另一端系有质量为m=0.25 kg的小物块，在竖直平面内做圆周运动，当运动到最低点时，绳突然断掉，恰好落在传动带左端，落至传送带后物块速度瞬间变为0，同时传送带开始以v0=4 m/s向右传动，物块最后从右端水平飞出时恰能与传送带共速。已知此时离传送带高度为h=1.25 m，水平距离为s=1.5 m（如图），物块与传送带动摩擦因数为，传送轮半径R=0.4 m，重力加速度为g=10 m/s2，忽略空气阻力。
（1）求绳断时球的速度大小v和轻绳能承受的最大拉力多大？
（2）求传送带长度L。
17．汽车在道路湿滑情况下转弯时要降低速度，这是什么原因？
参考答案
1．A
【详解】
A．感应装置的原理是利用离心现象，使两触点接触而点亮LED灯，故A正确；
B．由离心运动原理可知，B端在外侧，所以B端比A段更靠近气嘴，故B错误；
C．转速较小时，向心力较小，则可以增加重物质量或减小弹簧劲度系数，增大转动半径来增大弹力，从而使N点更容易与M点接触来发光，故C错误；
D．当车速缓慢增加时，风火轮转至最高点时，弹力最小，在最低点弹力最大，所以应在最低点先亮，故D错误。
2．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。
3．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。
4．D
【详解】
在水平面上，细绳的拉力提供m所需的向心力，当拉力消失，物体受力合为零，将沿切线方向沿轨迹Pa做匀速直线运动；当拉力减小时，将沿pb轨道做离心运动；当拉力突然变大，小球将沿轨迹Pc运动；故D正确ABC错误。
故选D。
5．C
【详解】
A. 匀速圆周运动物体的加速度始终指向圆心，方向时刻在变化，加速度是变化的，所以匀速圆周运动是非匀变速曲线运动，故A错误；
B. 做匀速圆周运动的物体，由向心加速度公式可知，当线速度一定时，加速度的大小与轨道半径成反比；由公式可知，当角速度一定时，加速度的大小与轨道半径成正比，没有控制变量，故B错误；
C. 做匀速圆周运动的物体所受的合外力一定指向圆心，做非匀速圆周运动的物体所受的合外力一定不指向圆心，所以做圆周运动的物体所受的合外力不一定指向圆心，故C正确；
D. 做圆周运动的物体所受的合外力突然消失，由于惯性，物体将沿圆周的切线方向飞出，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．链球运动是因为链球所需要得向心力大于它所受到得合力，做离心运动，从而沿切线方向甩出，A错误；
B．体操运动员做单杠大回环通过最高点时，若运动员处于完全失重状态，是重力提供向心力，不受单杠的作用力，B错误；
C．汽车在转弯时要减速，目的是减小所需的向心力，避免车辆发生侧滑，C错误；
D．黄河浮桥在水位下降时中心下沉成“凹”形，汽车通过凹形桥的最低点时，车所需向心力向上，即桥对车的弹力大于车的重力，所以车对桥的压力大于汽车的重力，D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．若拉力突然消失，小球做离心运动，因为不受力，将沿轨迹Pa作离心运动，所以A错误；
BD．若拉力突然变小，拉力不足够提供向心力，小球将做半径变大的离心运动，将沿轨迹Pb作离心运动，所以B错误；D正确；
C．若拉力突然变大，拉力大于向心力，小球将做半径变小的向心运动，将沿轨迹Pc作近心运动，所以C错误；
故选D。
8．C
【详解】
AB．如果物体受到的合力大小不变，大于所需向心力，则做靠近圆心的运动，小于所需向心力，则做远离圆心的运动，故AB错误；
CD．如果物体做远离圆心的运动，则物体受到的合力一定不足以提供所需的向心力，故C正确D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．汽车通过凹形桥最低点时，具有向上的加速度（向心加速度），超重，故对桥的压力大于重力，故A错误；
B．演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，仍然受重力的作用，故B错误；
C．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压，故C正确；
D．衣机脱水桶的脱水原理是：是水滴需要的向心力大于提供的向心力，所以做离心运动，从而沿切线方向甩出，故D错误。
故选C。
10．A
【详解】
A．“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底的压力为
在最低处水对碗底的压力
即在最高点处水对碗底的压力小于其在最低处水对碗底的压力，选项A正确；
B．脱水桶的脱水原理是水滴所需的向心力大于水滴的附着力，从而使水滴沿切线方向甩出，选项B错误；
C．汽车通过凹形路面的最低点时，加速度向上，汽车处于超重状态，选项C错误；
D．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减小铁轨对轮缘的侧向压力，选项D错误。
故选A。
11．A
【详解】
C．绳碰到钉子前后的瞬间，根据能量守恒，线速度不变，故C错误；
B．根据可知，半径减小，由于线速度不变，所以角速度增大，故B错误：
A．小球的向心加速度由于半径减小，所以加速度增大，故A正确；
D．向心力为由上可知加速度突然增大，所以向心力突然增大，故D错误。
故选A。
12．A
【详解】
①汽车转弯时要限制速度是防止汽车产生离心运动发生危险；
②转速很高的砂轮半径不能做得太大是为了防止沙粒产生离心运动发生危险；
③在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨是防止产生离心运动发生侧翻；
④离心水泵工作时是利用离心运动；
选A。
13．BD
【详解】
ABC．两物块A和B随着圆盘转动，角速度相同，根据
可知B的半径比A的半径大，所以B所需向心力大，绳子拉力相等，所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B的最大静摩擦力方向指向圆心，A的最大静摩擦力方向指向圆外，根据牛顿第二定律，对A有
对B有
联立解得
故B正确，AC错误；
D．若此时剪断绳子，B的摩擦力不足以提供所需的向心力，B将会做离心运动，此时A所需要的向心力将角速度代入可求得
由此可知A的摩擦力也不足以提供所需的向心力，A也将会做离心运动，故D正确。
故选BD。
14．AC
【详解】
ABC．两物块A和B随着圆盘转动，角速度相同，根据
可知B的半径比A的半径大，所以B所需向心力大，绳子拉力相等，所以当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时，B的最大静摩擦力方向指向圆心，A的最大静摩擦力方向指向圆外，根据牛顿第二定律，对A有
对B有
联立解得
故AC正确，B错误；
D．若此时剪断绳子，B的摩擦力不足以提供所需的向心力，B将会做离心运动，此时A所需要的向心力将角速度代入可求得
由此可知A的摩擦力也不足以提供所需的向心力，A也将会做离心运动，但不是沿半径向外，故D错误。
故选AC。
15．BD
【详解】
在弯道处水和沙石均做圆周运动，从而出现离心现象，半径相同时沙石（比水）需要的向心力更大，离心现象更严重，则容易被分离；且沙石越重，越易被分离，故选项BD正确，AC错误；故选BD.
16．（1）v=3 m/s，F=5.5 N；（2）L=4 m
【详解】
（1）设绳断后小物块做平抛运动的时间为t，竖直方向上
水平方向上
联立并代入数据解得v=3m/s；根据牛顿第二定律
代入数据解得F=5.5 N
（2）根据牛顿第二定律可得物块的加速度为
根据题意可知物块一直匀加速到达右端，根据速度位移公式
代入数据解得L=4 m。
17．见解析
【详解】
因为道路湿滑时，路面与轮胎之间的最大静摩擦减小，车转弯时需要的向心力为
当车速大时，需要的向心力大，静摩擦力不足以提供向心力，会发生侧滑。