6.2向心力（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 6.2向心力（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 216.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-10 08:23:07 | ||
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文档简介
人教版必修第二册 6.2 向心力
一、单选题
1．洗衣机的脱水筒如图所示，设其半径为R并绕竖直中心轴线OO′以角速度ω匀速转动。质量不同的小物件A、B随脱水筒转动且相对筒壁静止。则（ ）
A．两物件的加速度大小不相等
B．筒壁对两物件的压力大小不相等
C．筒壁对两物件的摩擦力相等
D．当脱水筒以不同角速度匀速转动，A物件所受摩擦力发生变化
2．水平转盘可以绕通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴以不同的角速度转动，在转盆上放一物块，且物块姶终相对转盘静止，下列说法中正确的是
A．物块始终受到重力、支持力、摩擦力、向心力四个力的作用
B．若转盘匀速转动，物块所受摩擦力的方向与运动方向相反
C．若转盘加速转动，物块所受摩擦力的方向始终指向圆心
D．若转盘匀速转动，则物块离转盘中心越远所受静摩擦力越大
3．洗衣机的脱水筒在转动时有一衣物附在筒壁上，如图所示，则此时（ ）
A．衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由摩擦力提供的
B．衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用
C．筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而减小
D．筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而增大
4．关于小孩子荡秋千，有下列四种说法：①质量大的孩子荡秋千，它摆动的频率更大些 ②孩子在秋千达到最低点处有失重的感觉 ③拉绳被磨损了的秋千，绳子最容易在最低点断开 ④自己荡秋千想荡高一些，必须在两侧最高点提高重心，增加势能．上述说法中正确的是
A．①② B．③④ C．②④ D．②③
5．如图所示，表演“飞车走壁”的杂技演员骑着摩托车飞驶在圆台形筒壁内，圆台筒固定不动，其轴线沿竖直方向．演员驾驶摩托车先后在M和N两处紧贴着内壁分别在图中虚线所示的水平面内做匀速圆周运动，如果此时不计车轮与筒壁的摩擦力，则
A．M处的角速度一定大于N处的角速度
B．M处的线速度一定大于N处的线速度
C．M处的运动周期一定等于N处的运动周期
D．摩托车在M处对筒壁的压力一定大于在N处对筒壁的压力
6．如图所示，质量相等不同材料的A、B两物块置于绕竖直轴匀速转动的水平圆盘上，两物块始终相对于圆盘静止，其中B物块离轴较近，则两物块（ ）
A．A、B两物块受到的合外力都为0
B．A、B两物块受到的摩擦力都指向圆盘的圆心
C．A、B两物块受到的摩擦力大小相等
D．如果逐渐增大圆盘的转速，A物块先发生滑动
7．下列说法正确的是（ ）
A．做曲线运动的物体速度可能不变 B．做变速运动的物体，只要有摩擦力存在，机械能一定减少
C．做匀速圆周运动的物体，动量始终不变 D．做匀速圆周运动的物体，加速度大小始终不变
二、多选题
8．和谐号动车经过一段圆弧弯道时，显示屏上显示的速率是198
m/h。某乘客利用智能手机自带的指南针进行观测，他发现“指南针”的指针在5 s内匀速转过了约9°。则在此5 s时间内，该动车（ ）
A．转过的角度 B．转弯半径约为1 752 m
C．角速度约为0.031 rad/s D．向心加速度约为11 m/s2
9．图示是某自行车的部分传动装置，其大齿轮、小齿轮、后轮的半径分别为、、，A、B、C分别是三个轮子边缘上的点。当三个轮子在大齿轮的带动下一起转动时，下列说法中正确的是（ ）
A．A、B两点的角速度大小之比为R2：R1
B．A、C两点的周期之比为R2：R1
C．B、C两点的向心加速度大小之比为R2：R3
D．B、C两点的向心加速度大小之比为
10．质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B．支架的两直角边长度分别为2l和l，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示．开始时OA边处于水平位置，由静止释放，则（ ）
A．A球的最大速度为2
B．A球的速度最大时，两小球的总重力势能最小
C．A球的速度最大时，两直角边与竖直方向的夹角为45°
D．A、B两球的最大速度之比v1∶v2=1∶1
三、实验题
11．用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。
(1)本实验采用的科学方法是( )
A．控制变量法 B．累积法 C．微元法 D．放大法
(2)图示情景正在探究的是( )
A．向心力的大小与半径的关系
B．向心力的大小与线速度大小的关系
C．向心力的大小与角速度大小的关系
D．向心力的大小与物体质量的关系
四、解答题
12．一个质量为25g的小孩骑在木马上随木马一起在水平面内匀速转动，已知转轴距木马5m远，每10s转1圈，把小孩的转动看作匀速圆周运动，求:
(1)小孩转动的角速度；
(2)小孩转动的线速度；
(3)小孩转动所需向心力的大小(计算结果均保留三位有效数字)．
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．衣物附在筒壁上随筒一起做匀速圆周运动，转速n相同，由可知，两物件的向心加速度大小相等，故A错误；
B．物块受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力作用，靠弹力提供向心力，有
因质量不同，则筒壁对两物件的压力不同，故B正确；
C．竖直方向的静摩擦力等于重力，因两物件重力不等，则所受的静摩擦力不相等，故C错误；
D．当脱水桶以不同的角速度做匀速圆周运动时，物件依然贴着筒壁相对静止，则竖直方向的静摩擦力依然等于重力而平衡，故A物件所受的摩擦力不变，故D错误。
故选B。
2．D
【解析】
【详解】
A、物块与圆盘相对静止，一起做匀速圆周运动，受到重力、支持力和静摩擦力，重力和支持力相互平衡，由静摩擦力提供向心力，所以静摩擦力的方向指向圆盘中心，与其相对圆盘相对运动趋势的方向相反，故AB错误；
C、若转盘加速转动，物块所受摩擦力的方向不指向圆心，由摩擦力的一个分力指向圆心从而提供向心力，而摩擦力的另一分力使物块速度大小增大，故选项C错误；
D、若转盘匀速转动，则静摩擦力提供向心力，则根据公式：可知，物块离转盘中心越远所受静摩擦力越大，故选项D正确．
点睛：物块和圆盘保持相对静止，一起做匀速圆周运动，靠静摩擦力提供向心力，方向指向圆心；若转盘加速转动，物块所受摩擦力的方向不指向圆心，这点需要学生注意．
3．B
【解析】
【详解】
B．衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力作用，故B正确；
A．筒壁的弹力F提供衣物的向心力，故A错误；
CD．衣物附在筒壁上随筒一起做匀速圆周运动，衣物的重力与静摩擦力平衡，筒的转速增大时，摩擦力不变，故CD错误。
故选B。
4．B
【解析】
【详解】
①．秋千摆动的周期跟摆长有关，与质量无关，所以频率与小孩的质量无关，故①错误；
②．在最低点，向心力方向向上，压力大于重力，有超重的感觉，故②错误；
③．根据向心力公式可知，在最低点绳子受到的拉力最大，所以拉绳被磨损了的秋千，绳子最容易在最低点断开，故③正确；
④．自己荡秋千想荡高一些，必须要提高重力势能，则要在两侧最高点提高重心，增加势能，故④正确。
故B正确，ACD错误。
5．B
【解析】
【详解】
ABC．演员和摩托车在M和N处紧贴着内壁分别在水平面内做匀速圆周运动．摩托车受到的支持力和重力的合力提供向心力，根据平行四边形可知
在M和N
处，质量不变，在两处的合力相同，即它们做圆周运动时的向心力是相同的，由于在M处运动的半径大于在N处的半径．由向心力的计算公式
可知半径越大，线速度越大，角速度越小，根据可知角速度不同，周期不同，故AC错误，B正确；
D．在两点处筒壁对摩托车的支持力
相等，根据牛顿第三定律可知在两点对筒壁的压力相等，D错误．
故选B.
6．B
【解析】
【详解】
A．A、B两物块均做匀速圆周运动，则受到的合外力不为0，选项A错误；
B．A、B两物块做匀速圆周运动的向心力由静摩擦力提供，则两物体受到的摩擦力都指向圆盘的圆心，选项B正确；
C．根据
f=mω2r
可知，A、B两物块受到的摩擦力大小不相等，选项C错误；
D．如果逐渐增大圆盘的转速，当达到最大静摩擦力时满足
解得
因AB材料不同，到转轴的距离不同，则无法判断哪个物块先达到最大静摩擦，从而也不能判断哪个物体先发生滑动，选项D错误。
故选B。
7．D
【解析】
【详解】
A．做曲线运动的物体速度方向在不断变化，故A错误；
B．物体的机械能变化与否取决于是否有除重力和系统内弹簧弹力以外的力做功，故B错误；
C．匀速圆周运动的速度方向在不断变化，所以动量方向也在不断变化，故C错误；
D．做匀速圆周运动的物体，加速度大小始终不变，方向变化，故D正确。
故选D。
8．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．转过的角度
故A错误。
BC．由题意得圆周运动的角速度
又因为
，v=198 m/h=55 m/s
所以转弯半径
故BC正确。
D．由向心加速度
可得
故D错误。
故选BC。
9．AC
【解析】
【详解】
A．A、B两点的线速度大小相等，根据
可知
故A正确；
B．B、C两点同轴转动，角速度和周期相等，所以A、C两点的周期之比为A、B两点的周期之比，根据
可知
故B错误；
CD．B、C两点同轴转动，角速度相同，根据
可知
故C正确，D错误。
故选AC。
10．BC
【解析】
【详解】
D．直角支架上各点在转动过程中的角速度相等，由知A、B两球的最大速度之比等于其半径之比，A、B两球的最大速度之比
v1∶v2=2∶1
故D错误；
B．A球的速度最大时，B球的速度也达到最大，系统的动能此时最大．因系统的机械能守恒，故动能最大时两小球的总重力势能最小，故B正确；
AC．设OA与竖直方向的夹角为θ，根据机械能守恒有：
即
解得当θ=45 时，A球的速度最大时，最大速度为
故A错误，C正确。
故选BC。
11． A C
【解析】
【详解】
(1)在这两个装置中，控制半径，角速度，不变，只改变质量，来研究向心力与质量之间的关系，故采用的控制变量法，故选A正确；
(2)两边圆盘是通过皮带连起来的，边缘线速度相等，但是两个轮半径不等，导致两个轮的角速度不等，由于是同样的钢球，可以认为质量相等，同时两个小球绕轴做圆周运动的半径是相同的，从而根据公式来研究向心力与角速度之间的关系，故选C正确。
【点睛】
物理学中对于多因素的问题，常常采用控制变量的方法，把多因素的问题变成单因素的问题，每一次只改变其中的一个因素，而控制其余因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别研究，加以综合解决，即为控制变量法。
12．（1）0.2πrad/s；（2）πm/s；（3）49.3N
【解析】
【分析】
【详解】
（1）小孩转动的角速度为
（2）根据
一、单选题
1．洗衣机的脱水筒如图所示，设其半径为R并绕竖直中心轴线OO′以角速度ω匀速转动。质量不同的小物件A、B随脱水筒转动且相对筒壁静止。则（ ）
A．两物件的加速度大小不相等
B．筒壁对两物件的压力大小不相等
C．筒壁对两物件的摩擦力相等
D．当脱水筒以不同角速度匀速转动，A物件所受摩擦力发生变化
2．水平转盘可以绕通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴以不同的角速度转动，在转盆上放一物块，且物块姶终相对转盘静止，下列说法中正确的是
A．物块始终受到重力、支持力、摩擦力、向心力四个力的作用
B．若转盘匀速转动，物块所受摩擦力的方向与运动方向相反
C．若转盘加速转动，物块所受摩擦力的方向始终指向圆心
D．若转盘匀速转动，则物块离转盘中心越远所受静摩擦力越大
3．洗衣机的脱水筒在转动时有一衣物附在筒壁上，如图所示，则此时（ ）
A．衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由摩擦力提供的
B．衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用
C．筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而减小
D．筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而增大
4．关于小孩子荡秋千，有下列四种说法：①质量大的孩子荡秋千，它摆动的频率更大些 ②孩子在秋千达到最低点处有失重的感觉 ③拉绳被磨损了的秋千，绳子最容易在最低点断开 ④自己荡秋千想荡高一些，必须在两侧最高点提高重心，增加势能．上述说法中正确的是
A．①② B．③④ C．②④ D．②③
5．如图所示，表演“飞车走壁”的杂技演员骑着摩托车飞驶在圆台形筒壁内，圆台筒固定不动，其轴线沿竖直方向．演员驾驶摩托车先后在M和N两处紧贴着内壁分别在图中虚线所示的水平面内做匀速圆周运动，如果此时不计车轮与筒壁的摩擦力，则
A．M处的角速度一定大于N处的角速度
B．M处的线速度一定大于N处的线速度
C．M处的运动周期一定等于N处的运动周期
D．摩托车在M处对筒壁的压力一定大于在N处对筒壁的压力
6．如图所示，质量相等不同材料的A、B两物块置于绕竖直轴匀速转动的水平圆盘上，两物块始终相对于圆盘静止，其中B物块离轴较近，则两物块（ ）
A．A、B两物块受到的合外力都为0
B．A、B两物块受到的摩擦力都指向圆盘的圆心
C．A、B两物块受到的摩擦力大小相等
D．如果逐渐增大圆盘的转速，A物块先发生滑动
7．下列说法正确的是（ ）
A．做曲线运动的物体速度可能不变 B．做变速运动的物体，只要有摩擦力存在，机械能一定减少
C．做匀速圆周运动的物体，动量始终不变 D．做匀速圆周运动的物体，加速度大小始终不变
二、多选题
8．和谐号动车经过一段圆弧弯道时，显示屏上显示的速率是198
m/h。某乘客利用智能手机自带的指南针进行观测，他发现“指南针”的指针在5 s内匀速转过了约9°。则在此5 s时间内，该动车（ ）
A．转过的角度 B．转弯半径约为1 752 m
C．角速度约为0.031 rad/s D．向心加速度约为11 m/s2
9．图示是某自行车的部分传动装置，其大齿轮、小齿轮、后轮的半径分别为、、，A、B、C分别是三个轮子边缘上的点。当三个轮子在大齿轮的带动下一起转动时，下列说法中正确的是（ ）
A．A、B两点的角速度大小之比为R2：R1
B．A、C两点的周期之比为R2：R1
C．B、C两点的向心加速度大小之比为R2：R3
D．B、C两点的向心加速度大小之比为
10．质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和B．支架的两直角边长度分别为2l和l，支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动，如图所示．开始时OA边处于水平位置，由静止释放，则（ ）
A．A球的最大速度为2
B．A球的速度最大时，两小球的总重力势能最小
C．A球的速度最大时，两直角边与竖直方向的夹角为45°
D．A、B两球的最大速度之比v1∶v2=1∶1
三、实验题
11．用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。
(1)本实验采用的科学方法是( )
A．控制变量法 B．累积法 C．微元法 D．放大法
(2)图示情景正在探究的是( )
A．向心力的大小与半径的关系
B．向心力的大小与线速度大小的关系
C．向心力的大小与角速度大小的关系
D．向心力的大小与物体质量的关系
四、解答题
12．一个质量为25g的小孩骑在木马上随木马一起在水平面内匀速转动，已知转轴距木马5m远，每10s转1圈，把小孩的转动看作匀速圆周运动，求:
(1)小孩转动的角速度；
(2)小孩转动的线速度；
(3)小孩转动所需向心力的大小(计算结果均保留三位有效数字)．
参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．衣物附在筒壁上随筒一起做匀速圆周运动，转速n相同，由可知，两物件的向心加速度大小相等，故A错误；
B．物块受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力作用，靠弹力提供向心力，有
因质量不同，则筒壁对两物件的压力不同，故B正确；
C．竖直方向的静摩擦力等于重力，因两物件重力不等，则所受的静摩擦力不相等，故C错误；
D．当脱水桶以不同的角速度做匀速圆周运动时，物件依然贴着筒壁相对静止，则竖直方向的静摩擦力依然等于重力而平衡，故A物件所受的摩擦力不变，故D错误。
故选B。
2．D
【解析】
【详解】
A、物块与圆盘相对静止，一起做匀速圆周运动，受到重力、支持力和静摩擦力，重力和支持力相互平衡，由静摩擦力提供向心力，所以静摩擦力的方向指向圆盘中心，与其相对圆盘相对运动趋势的方向相反，故AB错误；
C、若转盘加速转动，物块所受摩擦力的方向不指向圆心，由摩擦力的一个分力指向圆心从而提供向心力，而摩擦力的另一分力使物块速度大小增大，故选项C错误；
D、若转盘匀速转动，则静摩擦力提供向心力，则根据公式：可知，物块离转盘中心越远所受静摩擦力越大，故选项D正确．
点睛：物块和圆盘保持相对静止，一起做匀速圆周运动，靠静摩擦力提供向心力，方向指向圆心；若转盘加速转动，物块所受摩擦力的方向不指向圆心，这点需要学生注意．
3．B
【解析】
【详解】
B．衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力作用，故B正确；
A．筒壁的弹力F提供衣物的向心力，故A错误；
CD．衣物附在筒壁上随筒一起做匀速圆周运动，衣物的重力与静摩擦力平衡，筒的转速增大时，摩擦力不变，故CD错误。
故选B。
4．B
【解析】
【详解】
①．秋千摆动的周期跟摆长有关，与质量无关，所以频率与小孩的质量无关，故①错误；
②．在最低点，向心力方向向上，压力大于重力，有超重的感觉，故②错误；
③．根据向心力公式可知，在最低点绳子受到的拉力最大，所以拉绳被磨损了的秋千，绳子最容易在最低点断开，故③正确；
④．自己荡秋千想荡高一些，必须要提高重力势能，则要在两侧最高点提高重心，增加势能，故④正确。
故B正确，ACD错误。
5．B
【解析】
【详解】
ABC．演员和摩托车在M和N处紧贴着内壁分别在水平面内做匀速圆周运动．摩托车受到的支持力和重力的合力提供向心力，根据平行四边形可知
在M和N
处，质量不变，在两处的合力相同，即它们做圆周运动时的向心力是相同的，由于在M处运动的半径大于在N处的半径．由向心力的计算公式
可知半径越大，线速度越大，角速度越小，根据可知角速度不同，周期不同，故AC错误，B正确；
D．在两点处筒壁对摩托车的支持力
相等，根据牛顿第三定律可知在两点对筒壁的压力相等，D错误．
故选B.
6．B
【解析】
【详解】
A．A、B两物块均做匀速圆周运动，则受到的合外力不为0，选项A错误；
B．A、B两物块做匀速圆周运动的向心力由静摩擦力提供，则两物体受到的摩擦力都指向圆盘的圆心，选项B正确；
C．根据
f=mω2r
可知，A、B两物块受到的摩擦力大小不相等，选项C错误；
D．如果逐渐增大圆盘的转速，当达到最大静摩擦力时满足
解得
因AB材料不同，到转轴的距离不同，则无法判断哪个物块先达到最大静摩擦，从而也不能判断哪个物体先发生滑动，选项D错误。
故选B。
7．D
【解析】
【详解】
A．做曲线运动的物体速度方向在不断变化，故A错误；
B．物体的机械能变化与否取决于是否有除重力和系统内弹簧弹力以外的力做功，故B错误；
C．匀速圆周运动的速度方向在不断变化，所以动量方向也在不断变化，故C错误；
D．做匀速圆周运动的物体，加速度大小始终不变，方向变化，故D正确。
故选D。
8．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．转过的角度
故A错误。
BC．由题意得圆周运动的角速度
又因为
，v=198 m/h=55 m/s
所以转弯半径
故BC正确。
D．由向心加速度
可得
故D错误。
故选BC。
9．AC
【解析】
【详解】
A．A、B两点的线速度大小相等，根据
可知
故A正确；
B．B、C两点同轴转动，角速度和周期相等，所以A、C两点的周期之比为A、B两点的周期之比，根据
可知
故B错误；
CD．B、C两点同轴转动，角速度相同，根据
可知
故C正确，D错误。
故选AC。
10．BC
【解析】
【详解】
D．直角支架上各点在转动过程中的角速度相等，由知A、B两球的最大速度之比等于其半径之比，A、B两球的最大速度之比
v1∶v2=2∶1
故D错误；
B．A球的速度最大时，B球的速度也达到最大，系统的动能此时最大．因系统的机械能守恒，故动能最大时两小球的总重力势能最小，故B正确；
AC．设OA与竖直方向的夹角为θ，根据机械能守恒有：
即
解得当θ=45 时，A球的速度最大时，最大速度为
故A错误，C正确。
故选BC。
11． A C
【解析】
【详解】
(1)在这两个装置中，控制半径，角速度，不变，只改变质量，来研究向心力与质量之间的关系，故采用的控制变量法，故选A正确；
(2)两边圆盘是通过皮带连起来的，边缘线速度相等，但是两个轮半径不等，导致两个轮的角速度不等，由于是同样的钢球，可以认为质量相等，同时两个小球绕轴做圆周运动的半径是相同的，从而根据公式来研究向心力与角速度之间的关系，故选C正确。
【点睛】
物理学中对于多因素的问题，常常采用控制变量的方法，把多因素的问题变成单因素的问题，每一次只改变其中的一个因素，而控制其余因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别研究，加以综合解决，即为控制变量法。
12．（1）0.2πrad/s；（2）πm/s；（3）49.3N
【解析】
【分析】
【详解】
（1）小孩转动的角速度为
（2）根据