2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度基础巩固（word版含答案）

2.2匀速圆周运动的向心力和向心加速度基础巩固2021—2022学年高中物理教科版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．广州的广州塔和上海的东方明珠塔都随地球一起自转，下列说法正确的是（　　）
A．两座塔的加速度相同 B．两座塔的线速度相同
C．两座塔的运动周期相同 D．两座塔的角速度不同
2．洗衣机甩桶在甩干衣服时，衣服都紧贴在甩桶侧壁上，则衣服做圆周运动的向心力是（ ）
A．衣服所受的静摩擦力
B．甩桶壁对衣服的支持力
C．衣服对桶壁的压力
D．重力和摩擦力的合力
3．下列描述的运动不可能存在的是（　　）
A．物体运动的速度为零，加速度不为零
B．物体做直线运动，后一阶段的加速度比前一阶段小，但速度却比前一阶段大
C．当物体所受合力方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体一定做曲线运动
D．做匀速圆周运动的物体，速率不变，向心加速度也不变
4．下列物体处于平衡状态是（ ）
A．加速启动的汽车 B．静止在桌面上的文具盒
C．在水平面上减速滑行的木块 D．做匀速圆周运动的小球
5．如图所示，一竖直圆盘上固定着一个质量为0.2kg的小球（可视为质点），小球与圆盘圆心O的距离为5cm。现使圆盘绕过圆心O的水平轴以大小为10rad/s的角速度匀速转动。当小球运动到O点正上方时圆盘对小球的作用力大小为F1。当小球运动到O点正下方时圆盘对小球的作用力大小为F2，重力加速度大小g= 10m/s2，则（　　）
A．F1=3N；F2=2N B．F1=2N；F2=3N
C．F1=1N；F2=3N D．F1=1N；F2=2N
6．如图是某共享自行车的传动结构示意图，其中I是半径为的牙盘(大齿轮)，II是半径为的飞轮(小齿轮)，III是半径为的后轮．若某人在匀速骑行时每秒踩脚踏板转n圈，则下列判断正确的是
A．牙盘转动角速度为
B．飞轮边缘转动线速度为
C．牙盘边缘向心加速度为
D．自行车匀速运动的速度
7．一质点做匀速圆周运动，其线速度为4m/s，转速为0.5r/s，下列说法中正确的是（　　）
A．该质点做匀速圆周运动的角速度为2rad/s
B．该质点做匀速圆周运动的半径为
C．该质点做匀速圆周运动的加速度大小为m/s2
D．匀速圆周运动是一种加速度不变的运动
8．如下图所示，光滑水平面上钉两个钉子A和B，相距为20cm．用长度为1m的细绳，一端系一只质量为0.4kg的小球，另一端固定在钉子上．开始时小球与钉子A、B均在同一直线上，然后使小球以2m/s的速率，开始在水平面上作匀速圆周运动．若绳子能承受的最大张力是4N，那么从开始到绳断所经历的时间是( )
A．0.9πs B．1.2πs C．1.4πs D．2.4πs
9．质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的B点和A点，如图所示，当轻杆绕轴AB以角速度ω匀速转动时，绳a与竖直方向成θ角，绳b在水平方向且长为L。小球在水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（　　）
A．a绳的张力可能为零 B．a绳的张力随角速度的增大而增大
C．当角速度时，b绳将产生弹力 D．若b绳突然被剪断，则θ一定不变
10．2020年5月23消息，巴西滑板少年圭·库里，在半管上完成了空中转体的壮举，创下新的世界纪录，滑板运动可以简化为如图所示的模型，半球形碗固定在水平面上，物块（可看做质点）以某一竖直向下的初速度从碗口左边缘向下滑，物块与碗壁间的动摩擦因数是变化的，因摩擦作用，物块下滑过程中速率不变，则（　　）
A．物块下滑的过程中加速度不变
B．物块下滑的过程所受摩擦力大小不变
C．物块下滑过程中所受合外力方向始终指向圆心
D．物块滑到最低点时对碗壁的压力等于物块的重力
11．如图所示，转笔是大部分同学都会一个小游戏，在转笔时，重的一端到支撑点的距离要近一点，这样才能使笔在手指上更稳定地绕该点转动， 假设重的一端的尾部是A点，轻的一端的尾部是B点，支撑点为O，OA ：OB=2 ：3，笔绕支撑点匀速转动，下列说法正确的是（　　）
A．相同时间内A点和B点转过的角度之比为3 ：2
B．相同时间内A点和B点走过的弧长之比为3 ：2
C．A、B两点向心加速度之比为2 ：3
D．相同时间内OA和OB扫过的面积相等
12．如图所示，游乐场中旋转飞椅带着游客在匀速旋转，则（　　）
A．所有游客的线速度相等
B．离转轴越远的游客角速度一定越大
C．离转轴越远的游客向心加速度一定越大
D．离转轴越远的游客需要的向心力一定越大
13．如图所示，一小球用绳悬挂于O点，将其拉离竖直位置一定角度后释放，则小球以O点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是（　　）
A．绳的拉力 B．重力和绳的拉力的合力
C．重力沿切线方向的分力 D．绳的拉力与重力沿绳方向分力的合力
14．一部机器由电动机带动，机器皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的2倍，如图所示，皮带与两轮之间不发生滑动，已知机器皮带轮点到转轴的距离为轮半径的一半，则（ ）
A．电动机皮带轮与机器皮带轮的转速之比是
B．电动机皮带轮与机器皮带轮的角速度之比为
C．电动机皮带轮边缘上某点与机器皮带轮边缘上某点的向心加速度大小之比为
D．电动机皮带轮边缘上某点与机器皮带轮上点的向心加速度之比为
15．如图所示，质量为m的小球A、B分别固定在轻杆的中点和端点，当杆在光滑水平面上绕O点匀速转动时，则杆OA段与AB段对球的拉力之比为：(　 )
A．3：2 B．2：3
C．3：1 D．1:3
二、填空题（共4题）
16．如图所示，OM=MN=R，两球质量都是m，a、b为水平轻绳。小球正随水平圆盘以角速度ω匀速转动，摩擦不计，则绳b的拉力Fb=______。
17．如图，当圆筒高速匀速旋转时，滑块能在圆筒内壁上和接触点保持相对静止，设圆筒的半径为r，滑块与筒壁间的动摩擦因数为μ，要使滑块恰好不掉下，ω的最小值为_______.
18．如图所示，在半径为R的半圆形碗的光滑表面上，一质量为m的小球以角速度ω在水平面内作匀速圆周运动，此时球对碗的压力FN=_____，该平面离碗底的距离h=_____．
19．如图甲所示是某同学探究做圆周运动的向心力的大小与半径、线速度、质量的关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系。
（1）该同学采用的实验方法为___________。
A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想化模型法
（2）改变线速度y，多次测量，该同学测出了五组v、F数据，
v（m/s） 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
F/N 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90
①他发现F-v图是一条曲线， 请你根据上面数据帮他在图乙中描点并作出F-v2图线___________；
②若圆柱体运动半径r=0.2m，由作出的F-v2图线可得圆柱体的质量m=___________kg。（结果保留两位有效数字）
三、综合题（共4题）
20．A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动，在相同的时间内，它们通过的路程之比是4：3，运动方向改变的角度之比是3：2，它们的向心加速度之比是多少？
21．2021年3月28日洛阳地铁正式开通。如图是地铁一段弯道的俯视图，电车在平直轨道上做匀速运动，前方是四分之一圆弧轨道AB，转弯前电车先匀减速，转弯时匀速，转弯后再匀加速至减速前的速度保持匀速运动，已知电车减速和加速过程的加速度大小均为a。弯道处的内外轨道高低不同，内外轨道平面与水平面的夹角为θ，弯道处的圆弧半径为R，电车转弯时轨道内外轨对它的车轮轮缘均没有挤压，重力加速度为g，不考虑电车长度对运动的影响。
（1）求电车转弯时的速度大小vc；
（2）若电车匀速运动的速度大小是vc的3倍，求电车减速、转弯和加速运动这一过程的总路程和总时间。
22．一个质量为3kg的物体在半径为2m的圆周上以大小为4m/s的速度做匀速圆周运动， 求：
（1）角速度是多大？
（2）向心加速度是多大？
（3）所需向心力是多少？
23．如图所示一质点沿顺时针方向做匀速圆周运动，在图中画出质点在A点向心力的方向和B点线速度的方向.
参考答案
1．C
2．B
3．D
4．B
5．C
6．D
7．C
8．C
9．C
10．C
11．C
12．C
13．D
14．D
15．A
16．2mω2R
17．
18．
19．B 0.19
20．2：1
21．（1）；（2），
22．（1） 2rad/s
（2） 8m/s2
（3） 24N
23．