3.4离心现象及其应用 课后练习（word 含答案）

3.4离心现象及其应用
一、选择题（共15题）
1．下列关于运动和力的叙述，正确的是（ ）
A．图甲中滑冰运动员，在弯道处若地面摩擦力突然消失，他将沿着弯道半径方向“离心”而去
B．图乙中，小球在碗里做匀速圆周运动的向心力就是碗对小球的支持力
C．图丙中，在水平直跑道上减速运动的航天飞机，伞对飞机的拉力大于飞机对伞的拉力
D．图丁中，人在体重计上站起的过程，指针示数可能会先变大后变小
2．关于曲线运动下列说法正确的是（ ）
A．做曲线运动的物体加速度可以为零
B．做匀速圆周运动的物体所受合外力恒定不变
C．飞机在空中沿半径为R的水平圆周盘旋时，飞机机翼一定处于倾斜状态
D．做圆周运动的物体合外力突然消失，物体一定沿圆周的半径方向飞出
3．建筑工地上有一种小型打夯机，其结构原理如图所示，一个质量为M的支架（含电动机）上有一根长为L的轻杆，一端固定一个质量为m的铁块（视为质点），另一端固定在电动机的转轴上。电动机带动铁块在竖直平面内做匀速圆周运动，当转动的角速度达到一定数值时，支架抬起然后砸向地面，从而起到夯实地基的作用。若重力加速度为g，空气阻力不计，则（　　）
A．铁块转动到最低点时处于失重状态
B．铁块转动到最高点时所受弹力大小一定不为零
C．若使支架离开地面，则电动机的角速度
D．若使支架离开地面，则电动机的角速度
4．如图所示，匀速转动的圆盘上有一个与圆盘相对静止的物体，若圆盘表面的摩擦力突然消失，则消失的瞬间物体相对于圆盘的运动方向是（　　）
A．沿切线方向
B．沿半径指向圆心
C．沿半径背离圆心
D．远离圆心，方向介于该点所在的半径和切线之间
5．下列说法中正确的是（　　）
A．匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B．平抛运动过程中相等时间速度变化相同
C．互成角度的两个匀速直线运动的合运动可能是曲线运动
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．如图所示，洗衣机脱水筒在转动时，衣服贴靠在匀速转动的圆筒内壁上而不掉下来，则衣服(　　)
A．受到重力、弹力、静摩擦力和离心力四个力的作用
B．所需的向心力由摩擦力提供
C．所需的向心力由弹力提供
D．转速越快，弹力越大，摩擦力也越大
7．如图所示，光滑水平面上，小球m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，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运动
8．下列哪种情况下，物体会做离心运动(　　)
A．合力大于向心力 B．合力小于向心力
C．合力等于向心力 D．与受力无关
9．下列关于骑自行车的有关说法中，正确的是 ( )
A．骑自行车运动时，不会发生离心运动
B．自行车轮胎的破裂是离心运动产生的结果
C．骑自行车拐弯时摔倒一定都是离心运动产生的
D．骑自行车拐弯时速率不能太快，否则会产生离心运动向圆心的外侧跌倒
10．如图所示，下列有关生活中圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　）
A．图1中汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于超重状态
B．图2中旋转秋千装置中，等长绳索对质量相等座椅A、B的拉力相等
C．图3中在铁路的转弯处，设计为外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力帮助火车转弯
D．图4中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
11．在光滑水平桌面上；用细线系一个小球，球在桌面上做匀速圆周运动，当系球的线突然断掉，关于球的运动，下述说法正确的是 （ ）
A．向圆心运动 B．背离圆心沿半径向外运动
C．做半径逐渐变大的曲线运动 D．沿圆的切线方向做匀速运动
12．一个在水平面上向右做直线运动的钢球第一次在其运动路线上放置磁体，第二次在其运动路线一侧放置磁体，如图所示，观察实验现象以下叙述正确的是　　
A．该实验说明物体做曲线运动的速度方向沿曲线的切线方向
B．脱水桶高速运动时，衣物上的水受到的合外力不足以充当向心力，所以水滴做离心运动，通过小孔，飞离脱水桶
C．该实验说明物体做曲线曲线运动的条件是物体受到的合外力与它的速度方向不在同一直线上且其速度方向沿曲线切线方向
D．第二次实验中，钢球运动轨迹类似平抛运动，是一条抛物线
13．下列哪些现象或做法是为了防止物体产生离心运动（　　）
A．汽车转弯时要限定速度
B．洗衣机转动给衣服脱水
C．转速较高的砂轮半径不宜太大
D．将砂糖熔化，在有孔的盒子中旋转制成＂棉花糖＂
14．一无动力航天器在高空绕地球做匀速圆周运动，若其沿运动方向的相反方向瞬间弹射出一物体P，不计空气阻力，则弹射完毕瞬间（　　）
A．航天器将离开原来的运动轨道 B．航天器的动能可能不变
C．航天器的速度可能减小 D．航天器加速度增大
15．如图所示，洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中正确的是（　　）
A．脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的
B．水会从桶中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故
C．加快脱水桶转动的角速度，脱水效果会更好
D．靠近中心的衣物的脱水效果不如周边的衣物的脱水效果好
二、填空题
16．制作“棉花”糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁．内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做 ______ 运动，由于惯性从内筒壁的小孔沿 ______ 飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花．
17．一般的曲线运动的处理方法
（1）一般的曲线运动：运动轨迹既不是_____也不是_____的曲线运动。
（2）处理方法：可以把曲线分割为许多很短的小段，质点在每小段的运动都可以看作_____的一部分，分析质点经过曲线上某位置的运动时，可以采用_____运动的分析方法来处理。
18．如图，用一根结实的细绳，一端拴一个小物体。在光滑桌面上抡动细绳，使小物体做匀速圆周运动，体验手对做圆周运动的物体的拉力。
（1）增大旋转的速度，拉力将_______（填“变小”、“变大”或“不变”）。
（2）松手后，小物体将沿_______（填“半径远离圆心”、“切线”或“半径靠近圆心”）方向运动。
19．海尔全自动洗衣机技术参数如下表，估算脱水桶正常工作时衣服所具有的向心加速度a＝__________m/s2，是重力加速度g的__________倍，脱水桶能使衣服脱水是物理中的__________现象。（g＝10m/s2 ）海尔波轮洗衣机主要技术参数
电源：220V，50Hz ；
脱水方式：离心式；
洗涤功率：330W ；
脱水功率：280W ；
洗涤转速：40转/分；
脱水转速：900转/分 尺寸(长×宽×高)mm 500×530×900 ；
内桶(直径×深度)mm400×680。
三、综合题
20．如图所示，滚筒洗衣机脱水时，滚筒绕水平转动轴转动。滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的。如果认为湿衣服在竖直平面内做匀速圆周运动，那么，湿衣服上的水是在最低点还是最高点时更容易甩出？请说明道理。
21．图表示一位同学用绳子系着一个软木塞，让它在竖直平面内做圆周运动。若在软木塞运动至最高点或最低点时突然松手，软木塞将怎样运动？
22．如图所示，一质量为m的小物体，放在半径为R的光滑半球上，初始时它们相对静止，然后半球面以加速度向右匀加速运动，小物体从最高点滑下，求物体离开球面时离地面的高度h。
23．一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。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
运动员在弯道处，若地面摩擦力突然消失，他将沿切线方向“离心”而去，故A错误．小球在碗中做匀速圆周运动，靠合力提供向心力，合力的方向始终指向圆心，故B错误．伞对飞机的拉力与飞机对伞的拉力是一对作用力和反作用力，大小相等，故C错误．人在体重计上站起时，加速度先向上后向下，先超重后失重，指示针的示数会先变大后变小，故D正确．故选D．
2．C
【详解】
A．曲线运动的速度方向时刻发生改变，加速度不为零，故A错误；
B．匀速圆周运动的合外力提供向心力，时刻指向圆心，方向时刻改变，不是恒力，故B错误；
C．飞机所受升力的一个分力提供向心力，另一个分力平衡重力保持水平，所以飞机机翼一定处于倾斜状态，故C正确；
D．做圆周运动的物体合外力突然消失，物体将保持速度不变，一定沿圆周的切线方向飞出，故D错误。
故选C。
3．D
【详解】
A．铁块转动到最低点时，有竖直向上的加速度，故杆对铁块的拉力大于其所受的重力，铁块处于超重状态，故A错误；
B．铁块转动到最高点时所受弹力大小可以为零，此时角速度
解得
故B错误；
CD．铁块转动到最高点时对支架有向上的拉力使其离开地面，支架刚离开地面时，对铁块的拉力
T=Mg
其转动到最高点时，由牛顿第二定律可得
解得
所以若使支架离开地面，则电动机的角速度，故D正确C错误。
故选D。
4．A
【详解】
物体随圆盘一起做匀速圆周运动，物体速度沿着切线方向，所以摩擦力消失的瞬间，物体保持原来的运动状态，沿切线方向飞出。
故选A。
5．B
【详解】
A．匀速圆周运动的加速度是不断变化的，是非匀变速曲线运动，选项A错误；
B．平抛运动过程中加速度恒定为g，根据
v=gt
可知，相等时间速度变化相同，选项B正确；
C．互成角度的两个匀速直线运动的合运动一定是直线运动，选项C错误；
D．做圆周运动的物体所受的合外力突然消失，物体将沿圆周的切线方向飞出，选项D错误。
故选B。
6．C
【详解】
衣服在脱水桶里转动时受到重力、支持力和静摩擦力，支持力提供向心力；支持力属于弹力，故选C.
7．A
【详解】
A．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Pa方向做匀速直线运动，故A正确；
BD．当向心力减小时，将沿Pb轨道做离心运动，故BD错误；
C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pc做近心运动；故C错误；
故选A。
8．B
【详解】
当物体受到的合力大于物体需要的向心力时，物体做近心运动；当物体受到的合力小于物体需要的向心力时，物体将会远离圆心做离心运动；当物体受到的合力等于所需要的向心力时，物体将做圆周运动； 故B正确， ACD错误。
故选B。
9．D
【详解】
AD、骑自行车转弯时，如果速度过大，最大静摩擦力不足以提供向心力时，就会发生离心现象，会向圆心的外侧跌倒，故A错误，D正确；
B、自行车轮胎的破裂不一定是离心运动产生的结果，故B错误；
C、骑自行车拐弯时摔倒也可能是近心运动，向内侧摔倒，故C错误；
故选D．
10．A
【详解】
A. 图1中汽车通过凹形桥的最低点时，汽车的加速度向上，处于超重状态，A正确；
B. 图2中旋转秋千装置中，等长绳索对质量相等座椅A、B的拉力不相等，根据 ，B的圆周运动半径大，绳索的拉力大，B错误；
C. 图3中在铁路的转弯处，设计为外轨比内轨高，目的是在火车转弯时减小轮缘与外轨的侧压力，C错误；
D. 图4中脱水桶的脱水原理是水滴受到的合力不足时，水滴做离心运动，沿切线方向甩出，水滴根本不受离心力的作用，D错误。
故选A。
11．D
【详解】
用绳子拴住一个小球使它在光滑的水平面上做圆周运动，小球在水平方向上只受拉力作用；当绳子突然断裂，拉力消失，物体在水平方向上不受任何力的作用，因此小球将保持断绳时的快慢和方向做匀速直线运动
故选D。
12．B
【详解】
AC．速度方向是切线方向，在第一次实验中速度方向与力的方向相同，做直线运动，在第二次实验中速度方向与力的方向不共线，做曲线运动，说明了物体做曲线运动的条件是合力与速度不共线，该实验不能说明速度方向沿切线方向，AC错误；
B．脱水桶高速运动时，衣物上的水受到的合外力不足以充当向心力， 所以水滴做离心运动，通过小孔，飞离脱水桶，B正确；
D．平抛运动仅受重力作用，合力是恒定的，在第二次实验中钢球所受的磁力大小和方向都在变化，D错误。
故选B。
13．AC
【详解】
A．速度越快所需的向心力就越大，汽车转弯时通过限制速度来减小汽车所需的向心力，防止离心运动，故A正确；
B．洗衣机脱水工作就是应用了水的离心运动，故B错误；
C．砂轮太大，火星离心飞溅程度较大，所以砂轮的半径不宜过大，C正确；
D．将砂糖熔化，在有孔的盒子中旋转，使其做离心运动，从而制成“棉花糖”，故D错误。
故选AC。
14．AB
【详解】
AC．航天器在高空绕地球作匀速圆周运动，由万有引力提供向心力。若沿其运动相反的方向释放出一物体P，系统的动量守恒，由动量守恒定律可知，航天器的速度将增大，而航天器放出P物体，质量减小，所受到的万有引力会减小，所需要的向心力增大，航天器将做离心运动，离开原来的轨道运动，轨道半径一定增大，故A正确，C错误；
B．由以上分析可知，释放的物体P后航天器的速度增大，但质量变小，故航天器动能可能不变，故B符合题意；
D．由于轨道半径增大，根据万有引力提供向心力可知航天器加速度减小，故D不符合题意。
故选AB。
15．ACD
【详解】
A．脱水过程中，衣物做离心运动而甩向桶壁，所以衣物是紧贴桶壁的，故A正确；
B．水滴依附的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴被甩掉，故B错误；
C．由Fn=mω2R，ω增大会使所需向心力Fn增大，直到水滴的附着力不足以提供所需的向心力，水滴就会被甩出去，因此增大ω，会使更多水滴被甩出去，故C正确；
D．靠近中心的衣服，做圆周运动的半径比较小，当角速度ω相同时所需的向心力小，因此脱水效果差，故D正确。
故选ACD。
16． 离心； 切线方向
【详解】
制作“棉花”糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁．内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，由于惯性从内筒壁的小孔沿切线方向飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花．
17． 直线 圆周 圆周运动 圆周
18． 变大 切线
【详解】
(1)小物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力，对物体进行受力分析可知，绳子的拉力提供向心力，则有
增大线速度，需要的向心力增大，即拉力变大；
(2)松手后，物体在水平方向将不受力的作用，所以将保持松手时的速度沿切线方向做匀速直线运动。
19． 1774.7 177.47 离心
【详解】
由表中数据知
脱水桶转速
则角速度
脱水桶工作时衣服紧靠脱水桶壁与脱水桶一起做匀速圆周运动，向心加速度为
所以与重力加速度g的倍数为
脱水桶能使衣服脱水是离心现象。
20．湿衣服上的水是在最低点更容易甩出，理由见解析
【详解】
衣物做匀速圆周运动，所需的向心力相同，对筒壁的压力不同，压力最大的地方，脱水效果最好，在最低点，根据牛顿第二定律可知
解得
在最高点，根据牛顿第二定律可知
得
则
即衣物在最低点对滚筒壁的压力大于衣物在最高点对滚筒壁的压力，故湿衣服上的水是在最低点更容易甩出。
21．软木塞将做平抛运动
【详解】
软木塞在最高点或最低点有水平速度，若此时松手，软木塞只受重力，所以做平抛运动。
22．0.81R
【详解】
以半球面为参考系（非惯性参考系），物体恰好要脱离半球面时，受重力和惯性力作用
如图所示。由牛顿第二定律得
在下滑过程中，由动能定理得
由几何关系得
，
联立解得
，。（舍去）
23．
【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