3.2科学探究：向心力基础巩固（word版含答案）

3.2科学探究：向心力基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第二册
一、选择题（共15题）
1．一个物体做匀速圆周运动，关于其向心加速度的方向，下列说法中正确的是( )
A．与线速度方向相同 B．与线速度方向相反
C．指向圆心 D．背离圆心
2．如图，质量为m的小球用长为l的细线悬于P点，使小球在水平面内以O为圆心做匀速圆周运动，角速度为，重力加速度为g。则细线对小球的拉力为（　　）
A． B．mg
C． D．
3．质量为m的小球用长为L的悬线固定在O点，在O点正下方处有一光滑圆钉C，如图所示，今把小球拉到悬线呈水平后无初速度释放，当小球第一次通过最低点时，下列说法错误的是( )
A．小球的线速度突然增大 B．小球的角速度突然增大
C．小球的向心加速度突然增大 D．悬线对小球的拉力突然增大
4．如图所示，倒置的光滑圆锥内侧有两个小玻璃球A、B沿锥面在水平面内做匀速圆周运动，则下列关系式正确的是（　　）
A．它们的线速度关系为va =vb
B．它们的角速度关系为
C．它们的向心加速度关系为
D．它们的向心力关系为
5．如图所示，两个内壁光滑、半径不同的半球形碗，放在不同高度的水平面上，使两碗口处于同一高度，设碗口为零势能参考面．现将质量相同的两个小球分别从两个碗的边缘由静止释放，当两球分别通过碗的最低点时，下列说法中正确的是
A．两球的动能相等
B．两球的速度大小不相等
C．两球的机械能不相等
D．两球对碗底的压力大小不相等
6．如图所示， A、为某小区门口自动升降杆上的两点，杆从水平位置匀速转至竖直位置的过程中，A、两点的角速度、线速度和加速度之间的大小关系正确的是（　　）
A． B．
C． D．
7．“摩天转盘”是游乐场中常见的娱乐设施，大转盘在竖直平面内做匀速圆周运动，能够将游人运送到很高的地方，坐在吊篮里的游人却显得悠然自得．如图所示，图中A、B两点的半径分别的r1、r2（r1A．A点的线速度大于B点的线速度
B．坐在吊篮的人速度始终保持不变
C．吊篮对游人的作用力的方向始终指向圆心
D．B处的游人运动一周的过程中，吊篮对他先做负功，后做正功
8．用一根细线一端系一可视为质点的小球，另一端固定在一光滑锥顶上，如图所示，设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω。线的张力为FT，则FT随ω2变化的图象是下图中的（　　）
A． B．
C． D．
9．铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，规定的转弯速度为，火车的质量为m，重力加速度为g，则（　　）
A．若转弯速度大于，内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B．若转弯速度大于，外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C．若转弯速度等于，铁轨对火车的支持力等于mgcosθ
D．若转弯速度等于，铁轨对火车的支持力等于mgtanθ
10．如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三轮的半径大小关系是rA：rB：rC=2：1：3。若皮带不打滑，a、b、c分别为A、B、C轮边缘的三点，下列说法正确的是（　　）
A．=2∶1∶1
B．aa∶ab∶ac=1∶2∶6
C．Ta∶Tb∶Tc=2∶2∶3
D．=2∶1∶3
11．如图所示，有一固定的且内壁光滑的半球面，球心为O，最低点为C，在其内壁上有两个质量相同的小球（可视为质点）A和B，在两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面，A、B两球与O点的连线与竖直线OC间的夹角分别为α=53°和β=37°，则（sin37°=0.6，cos37°=0.8）（　　）
A．A、B两球所受支持力的大小之比为4︰3 B．A、B两球运动的周期之比为4︰3
C．A、B两球的线速度之比为8︰5 D．A、B两球的角速度之比为1︰1
12．如图,半径为R的半球形陶罐固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过容器球心O的竖直线重合,转台以一定角速度ω匀速旋转．有两个质量均为m的小物块落入陶罐内,经过一段时间后,两小物块都随陶罐一起转动且相对罐壁静止,两物块和球心O点的连线相互垂直,且A物块和球心O点的连线与竖直方向的夹角θ=60°,已知重力加速度大小为g,若A物块受到的摩擦力恰好为零，则B物块受到的摩擦力的大小为( )
A． B． C． D．
13．一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
14．如图所示，铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度大于，则（　　）
A．内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B．外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C．这时铁轨对火车的支持力等于
D．这时铁轨对火车的支持力小于
15．如图，有一固定且内壁光滑的半球面，球心为O，最低点为C，在其内壁上有两个质量相同的小球（可视为质点）A和B，在两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动，A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面。A、B两球与O点的连线与竖直线间的夹角分别为和，则（　　）
A．A、B两球所受弹力的大小之比为3：4 B．A、B两球运动的周期之比为4：3
C．A、B两球的线速度大小之比为3：8 D．A、B两球的转速之比为
二、填空题（共4题）
16．一个物体在半径为6m的圆周上，以6m/s的速度匀速圆周运动，所需的向心力为12N，物体的质量为__．
17．长度1m的细绳，一端固定于光滑水平桌面上，另一端拴接一个质量为2kg的小球，若小球以4m/s的速度在桌面上做匀速圆周运动，则小球的向心加速度大小为a向＝__________m/s2，所需向心力大小为__________N。
18．如图所示，细绳一端固定在O点，另一端系一小球，在O点的正下方A点钉一个钉子，小球从一定高度摆下，细绳与钉子相碰前、后瞬间，小球的线速度_________（填“变大”“变小”或“不变”），细绳所受的拉力_________（填“变大”“变小”或“不变”）。
19．用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。匀速转动手柄，可以使变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺。
(1)为了探究向心力大小与物体质量的关系，可以采用_____（选填“等效替代法”“控制变量法"“理想模型法”）；
(2)根据标尺上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受的向心力大小之比；
(3)通过实验得到如下表的数据：
组数 球的质量m/g 转动半径r/cm 转速n/r·s-1 向心力大小F/红张数
1 14.0 15.00 1 2
2 28.0 15.00 1 4
3 14.0 15.00 2 8
4 14.0 30.00 1 4
为研究向心力大小跟转速的关系，应比较表中的第1组和第____组数据；
(4)你认为本实验中产生误差的原因有_________（写出一条即可）。
三、综合题（共4题）
20．如图，光滑水平桌面上，弹簧一端固定在O点，另一端系一质量m=0.2kg的小球，使小球绕O点做匀速圆周运动．已知弹簧原长l0=10cm，劲度系数k=100N/m，小球做圆周运动的角速度ω=100rad/s，求小球做匀速圆周运动时弹簧长度．
21．如图甲，小球用不可伸长的轻绳连接绕定点O在竖直面内圆周运动，小球经过最高点的速度大小为v，此时绳子拉力大小为F，拉力F与速度的平方的关系如图乙所示，图像中的数据a和b以及重力加速度g为已知量，求小球的质量和圆周轨道半径。
22．用一根细绳，一端系住一个质量为m=0.1kg的小球，另一端悬在光滑水平桌面上方h=0.3m处，绳长L=0.5m，使小球在桌面上做如图所示的匀速圆周运动．求：
（1）当角速度ω=1rad/s时，小球线速度V的大小；
（2）当满足（1）条件时绳上张力F的大小．
23．如图所示，在一内壁光滑环状管道位于竖直面内，其管道口径很小，环半径为R（比管道的口径大得多）。一小球直径略小于管道口径，可视为质点。此时小球滑到达管道的顶端，速度大小为，重力加速度为g。请作出小球的受力示意图。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．A
3．A
4．C
5．B
6．A
7．D
8．C
9．B
10．B
11．A
12．A
13．C
14．B
15．D
16．2kg
17． 16 32
18． 不变； 变大；
19． 控制变量法 )3 质量的测量引起的误差；转动半径引起的误差；弹簧测力套筒的读数引起的误差
20．12.5cm
21．，
22．（1）当角速度ω=1rad/s时，小球线速度V的大小是0.4m/s；
（2）当满足（1）条件时绳上张力F的大小是0.05N．
23．
答案第1页，共2页