6.2 向心力 同步练习（Word版含答案）

6.2、向心力
一、选择题（共15题)
1．一个物体在光滑水平面上做匀速直线运动，从某一时刻起该物体受到一个始终跟速度方向垂直、大小不变的水平力作用，此后物体的运动（　　）
A．速度的大小和方向均变化
B．加速度的大小和方向均变化
C．轨迹为抛物线
D．轨迹为圆
2．如图所示，小物块A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，关于A的受力情况，下列说法正确的是（　　）
A．受重力、支持力
B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
C．受重力、支持力、与运动方向相同的摩擦力和向心力
D．受重力、支持力和与运动方向相反的摩擦力
3．我们可以用如图所示的实验装置来探究向心力大小与质量、线速度和半径关系。长槽横臂的挡板 B 到转轴的距离是挡板 A 到转轴的距离的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。将传动皮带套在两塔轮半径相等的轮盘上，若探究线速度、半径一定时，向心力与质量的关系时，下列说法正确的是（　　）
A．应将质量相同的小球分别放在挡板 A 和挡板 C 处
B．应将质量相同的小球分别放在挡板 B 和挡板 C 处
C．应将质量不同的小球分别放在挡板 A 和挡板 C 处
D．应将质量不同的小球分别放在挡板 B 和挡板 C 处
4．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
5．如图所示，利用向心力演示仪，探究向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系，若皮带套在两个半径相等的塔轮上，且做匀速圆周运动，两侧分别放置铝球和钢球，则此时正在研究哪两个物理量之间的关系（　　）
A．研究向心力与质量之间的关系
B．研究向心力与角速度之间的关系
C．研究向心力与半径之间的关系
D．研究向心力与线速度之间的关系
6．A、B两物体都做匀速圆周运动，，，经过1秒钟，A转过圆心角，B转过了圆心角，则A物体的向心力与B的向心力之比为（　　）
A．1︰4 B．4︰9 C．9︰16 D．16︰9
7．某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关，做了一个小实验：绳的一端拴一小球，手牵着在空中甩动，使小球在水平面内作圆周运动(如图所示)，则下列说法中正确的是(　　)
A．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变
B．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大
C．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变
D．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小
8．下列对圆锥摆的受力分析正确的是（ ）
A． B． C． D．
9．如图所示，一根轻杆质量不计的一端以O点为固定转轴，另一端固定一个小球，小球以O点为圆心在竖直平面内沿顺时针方向做匀速圆周运动当小球运动到图中位置时，轻杆对小球作用力的方向可能　　
A．沿的方向 B．沿的方向 C．沿的方向 D．沿的方向
10．如图所示，一辆轿车正在水平路而上作匀速圆周运动，下列说法正确的是
A．水平路而对轿车弹力的方向斜向上
B．静摩擦力提供向心力
C．重力、支持力的合力提供向心力
D．轿车受到的重力、支持力和摩擦力的合力为零
11．如图所示,长为的细绳的一端固定于点,另一端系一个小球,在点的正下方钉一个光滑的钉子,小球从一定高度摆下.当细绳与钉子相碰时,钉子的位置距小球,则细绳碰到钉子前、后（ ）
A．绳对小球的拉力之比为
B．小球所受合外力之比为
C．小球做圆周运动的线速度之比为
D．小球做圆周运动的角速度之比为
12．如图所示，一只老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动，则关于老鹰受力的说法正确的是（　　）
A．老鹰受重力、空气对它的作用力和向心力的作用
B．老鹰受重力和空气对它的作用力
C．老鹰受重力和向心力的作用
D．老鹰受空气对它的作用力和向心力的作用
13．如图，在水平转台上放一个质量M＝2 kg的木块，它与转台间的最大静摩擦力Fmax＝6.0 N，绳的一端系挂木块，通过转台的中心孔O(孔光滑)，另一端悬挂一个质量m＝1.0 kg的物体，当转台以角速度ω＝5 rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可以是(g取10 m/s2，M、m可看成质点)(　　)
A．0.04 m
B．0.08 m
C．0.16 m
D．0.32 m
14．一个小物块从内壁粗糙的半球形碗边下滑，在下滑过程中由于摩擦力的作用，物块的速率恰好保持不变，如图所示，下列说法中正确的是(　　)
A．物块所受合外力为零
B．物块所受合外力越来越大
C．物块所受合外力大小保持不变，但方向时刻改变
D．物块所受摩擦力大小变化
15．如图所示,小球用两根长度相等的细线系在竖直杆上,当杆旋转时,细绳不可伸长,对小球受力分析正确的是( )
A．受重力、绳的拉力和向心力作用
B．可能受重力、一根绳的拉力共两个力作用
C．可能受重力、两根绳的拉力共三个力作用
D．上面一根绳的拉力总大于物体的重力
二、填空题
16．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”）。
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．如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一转轴转动，A、B两轮用皮带传动，三轮半径关系为rA＝rC＝2rB.若皮带不打滑，则A、B、C轮边缘的a、b、c三点的角速度之比为 _________；线速度之比为 _______．加速度之比_____________ ．
19．如图所示，在轮B上固定一同轴小轮A，轮B通过皮带带动轮C，皮带和两轮之间没有滑动，A、B、C三轮的半径依次为r1、r2和r3.绕在A轮上的绳子，一端固定在A轮边缘上，另一端系有重物P，当重物P以速度v匀速下落时，C轮转动的角速度__________
三、综合题
20．如图所示，有一质量为m1的小球A与质量为m2的物块B通过轻绳相连，轻绳穿过光滑水平板中央的小孔O.当小球A在水平板上绕O点做半径为r的匀速圆周运动时，物块B刚好保持静止.求：(重力加速度为g)
(1)轻绳的拉力.
(2)小球A运动的线速度大小.
21．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；
22．第24届冬季奥林匹克运动会将于2022年在中国北京和张家口举行。如图所示为简化后的雪道示意图，运动员一定的初速度从半径R=10m的圆弧轨道AB末端水平飞出，落在倾角为的斜坡上，已知运动员到B点时对轨道的压力是其重力的5倍，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力。求：
（1）运动员到B点时的速度；
（2）运动员在斜坡上的落点距B点的距离。
23．如图所示为一皮带传动装置，、分别为大轮和小轮的圆心。请在图上标出点的线速度方向和质点的向心力方向___________。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
物体受到一个始终跟速度方向垂直、大小不变的水平力作用，这个力将提供向心力，使物体做匀速圆周运动，此后物体的运动速度大小不变、方向变化，加速度的大小不变、方向变化，轨迹为圆。
故选D。
2．B
【详解】
物块A随圆盘一起做匀速圆周运动，受重力、支持力和指向圆心的静摩擦力，重力和支持力平衡，靠静摩擦力提供向心力，所以B正确，A、C、D错误。
故选B。
3．C
【详解】
若探究线速度、半径一定时，向心力与质量的关系时，必须使得两球的线速度和转动半径相等，两球的质量不等；
AB．两选项中两球质量相等，选项AB不符合要求；
C．应将质量不同的小球分别放在挡板 A 和挡板 C 处，两位置的转动半径相等，线速度相等，选项C符合要求；
D．应将质量不同的小球分别放在挡板 B 和挡板 C 处，两处的转动半径不相等，选项D不符合要求。
故选C。
4．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。
5．A
【详解】
铝球与钢球质量不同，转动的半径相等，线速度大小相等，本实验研究向心力与质量之间的关系，不是研究向心力与角速度、半径、线速度的关系．故A正确，BCD错误．故选A．
6．B
【详解】
根据角速度的定义式可知
根据向心力公式，可得A物体的向心力与B物体的向心力之比为
故ACD错误，B正确。
故选B。
7．B
【详解】
AB、由可得，增大角速度，绳对手的拉力将增大；B正确
CD、由可得增大绳长，绳对手的拉力将增大；错误
故选B
8．D
【详解】
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。
故选D。
9．C
【详解】
小球做匀速圆周运动，根据小球受到的合力提供向心力，则小球受的合力必指向圆心，小球受到竖直向下的重力，还有轻杆的作用力，由图可知，轻杆的作用力如果是F1、F2、F4，与重力的合力不可能指向圆心，只有轻杆的作用力为F3方向，与重力的合力才可能指向圆心。
故选C。
10．B
【详解】
A.水平路面对车身的弹力方向垂直于路面竖直向上．故A错误；
BCD.重力和支持力相互平衡；汽车做圆周运动靠水平路面对车轮的静摩擦力提供向心力；轿车受到的重力、支持力和摩擦力的合力不为零；故B正确，CD错误；
11．B
【详解】
细绳与钉子相碰前后线速度大小不变，即线速度之比为1:1，半径变小，根据v=ωr得知，角速度之比1:4，故CD错误．根据F合=F-mg=m，则合外力之比为1:4，选项B正确；拉力F=mg+m，可知拉力之比，选项A错误；故选B.
12．B
【详解】
老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动，合力指向圆心，提供向心力，则老鹰受到的重力和空气对它的作用力的合力提供向心力，向心力是效果力，不是老鹰受到的，故B正确，ACD错误。
故选B。
13．BCD
【详解】
物体的摩擦力和绳子的拉力的合力提供向心力，根据向心力公式得：mg+f=Mω2r，解得：；当f=fmax=6.0N时，r最大，，当f=-6N时，r最小，则，故BCD正确，A错误。
14．CD
【详解】
AB．物块下滑过程中速率保持不变，做匀速圆周运动，加速度不能等于零，根据：合外力不为零，且大小保持不变，A、B错误；
C．根据：物块所受的合力大小不变，因做匀速圆周运动，合力指向圆心，方向不断变化，故C正确；
D．对物块受力分析知物块所受摩擦力总是与重力沿切线方向的分力G1相等，因随物块下滑G1逐渐减小，故物块所受摩擦力也逐渐减小，故D正确。
故选CD。
15．BCD
【详解】
ABC．根据小球对绳的位置不同，绳可能是一根或两根有作用力，球受重力，故A错误，BC正确；
D．只有上面一根绳有拉力时，绳的竖直分力大小等于重力；如果两根绳都有拉力，上面绳的竖直分力大小等于重力和下面绳拉力的竖直分力之和，所以上面一根绳的拉力一定比重力大，故D正确．
故选BCD。
16． 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。
17． 直线 圆周 圆周运动 圆周
【详解】
略
18． 1∶2∶2 1∶1∶2 1∶2∶4
【详解】
A、B两轮用皮带传动，则；，据得；据得．B、C两轮固定在一起绕同一转轴转动，则；，据得；据得．
综上，，
19．
【详解】
A轮与重物P相连,当重物P以速率v匀速下落时,A轮的线速度为
AB共轴,则角速度相等,根据 可知
因为B轮和C轮是皮带传动,皮带传动的特点是两轮与皮带接触点的线速度的大小与皮带的线速度大小相同
在根据可求得
20．(1)m2g　(2)
【详解】
试题分析：物块B静止不动，受力平衡，绳子的拉力等于重力；物块A在水平面内做匀速圆周运动，对A受力分析，绳子的拉力提供A所需的向心力，根据向心力公式即可解线速度的大小．
(1)物块B受力平衡，故轻绳拉力FT＝m2g
(2)小球A做匀速圆周运动的向心力等于轻绳拉力FT，根据牛顿第二定律：
解得：
21．（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
22．（1）20m/s；（2）75m
【详解】
（1）运动员在B点，有
解得
20m/s
（2）根据平抛知识，有
解得
3s
运动员落到斜坡处距B点的距离
23．
【详解】
线速度方向沿该点的切线方向，向心力指向圆心：
。
答案第1页，共2页