第三章 第2节科学探究 ：向心力（Word版含答案）

2021-2022学年鲁科版（2019）必修第二册第三章第2节科学探究 ：向心力
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
一、单选题
1、 一段内径均匀内表面光滑的弧形水管置于水平面，当管道中通有流量稳定的水流，水流方向a流向b，则关于水流对管道的作用力方向正确的是（ ）
A． B． C． D．
2、 如图所示，修正带的核心部件是两个半径不同的齿轮，两个齿轮通过相互咬合进行工作，A和B分别为两个齿轮边缘处的点。若两齿轮匀速转动，下列说法正确的是（ ）
A．A、B两点的转速相等
B．A、B两点的线速度大小相等
C．A、B两点的角速度大小相等
D．A、B两点的向心加速度大小相等
3、 向心力演示器是用来探究小球做圆周运动所需向心力F的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系实验装置，如图所示。两个变速轮塔通过皮带连接，匀速转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔1和变速轮塔2匀速转动，槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢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，标尺上的黑白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的大小关系。如图是探究过程中某次实验时装置的状态，两个钢球质量和运动半径相等，图中标尺上黑白相间的等分格显示出钢球A和钢球C所受向心力的比值为1:4，则与皮带连接的变速轮塔1和变速轮塔2的半径之比为（ ）
A．1:2 B．1:4 C．4:1 D．2:1
4、 迫使做匀速圆周运动物体的运动方向不断改变的原因是（ ）
A．向心力 B．向心加速度 C．线速度 D．角速度
5、 如图所示为苏炳添在圆形弯道上匀速率奔跑，则苏炳添在这段圆弧内（ ）
A．线速度不变
B．加速度不变
C．相同时间内速度变化量相同
D．相同时间内与轨道圆心的连线转过的角度相同
6、 下列关于曲线运动的说法正确的是（ ）
A．曲线运动可以是变速运动也可以是匀速运动
B．平抛运动是匀变速运动
C．匀速圆周运动是匀变速运动
D．曲线运动受到的合外力可以为零
7、 滚筒洗衣机静止于水平地面上，衣物随着滚筒一起在竖直平面内做高速匀速圆周运动，以达到脱水的效果。滚筒截面如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．衣物运动的过程中洗衣机对地面的压力不变
B．衣物运动到最低点B点时处于失重状态
C．衣物运动的过程中洗衣机对地而的摩擦力始终为0
D．衣物运动到最低点B点时受到滚筒的作用力最大，脱水效果更好
8、 如图所示，咬合传动的甲、乙两齿轮，半径分别为、，小物体m与两轮面间的动摩擦因数相同。将m放在甲轮边缘处时恰能相对静止，现保持转动情况不变，将m放在乙轮盘面上仍能相对静止，则m距乙轮圆心的距离应满足（ ）
A．即可 B．就能满足
C．必须满足 D．在区间才能满足
9、 如图所示，半径分别为R和的两个转盘A、B处于水平面内，两者边缘紧密接触，靠静摩擦传动，均可以绕竖直方向的转轴及转动．一个小滑块（视为质点）位于转盘A的边缘，已知滑块与转盘间的动摩擦因数为，重力加速度大小为g，滑动摩擦力等于最大静摩擦力．现使转盘B的转速逐渐增大，当小滑块恰好要相对于转盘A发生相对运动时，转盘B的角速度大小为（ ）
A． B． C． D．
10、如图甲所示，两个质量分别为m、2m的小木块a和b（可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为2l，b与转轴的距离为l.如图乙所示（俯视图），两个质量均为m的小木块c和d（可视为质点）放在水平圆盘上，c与转轴、d与转轴的距离均为l，c与d之间用长度也为l的水平轻质细线相连。木块与圆盘之间的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴做角速度缓慢增大的转动，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，a、b同时开始滑动
B．图甲中，a所受的静摩擦力大于b所受的静摩擦力
C．图乙中，c、d与圆盘相对静止时，细线的最大拉力为kmg
D．图乙中，c、d与圆盘相对静止时，圆盘的最大角速度为
二、多选题
11、经过近两年的改造，原“佛山一环”被改造成了封闭管理的高速公路，但最高限速仍然为100 km/h。如果要将最高限速提高到120 km/h，则必须对道路主干道进行哪些改造（ ）
A．增大弯道的转弯半径 B．减小弯道路面向内侧倾斜的程度
C．增大沿线各拱形桥梁的曲率半径 D．减小沿线各拱形桥梁的曲率半径
12、有关圆周运动的基本模型，下列说法正确的是（ ）
A．如图a，汽车通过拱形桥最高点时对桥的压力大于自身重力
B．如图b所示是一圆锥摆模型，增大θ，但保持圆锥摆的高度不变，则小球的角速度变大
C．如图c，同一小球在光滑而固定的圆锥筒内的A、B位置先后分别做匀速圆周运动，则在A位置小球所受筒壁的支持力与在B位置时所受支持力大小相等
D．如图d，火车转弯超过规定速度行驶时，外轨和轮缘间会有挤压作用
13、下列关于运动和力的叙述中，正确的是（ ）
A．做曲线运动的物体，其加速度方向一定是变化的
B．做匀速圆周运动的物体，所受的合力一定指向圆心
C．物体所受合力恒定，其速度随时间一定均匀变化
D．加速度变化的运动，一定是曲线运动
14、如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从点脱离后做平抛运动，经过后恰好垂直与倾角为的斜面相碰。已知半圆形管道的半径为，小球可看做质点且其质量为，取。则（ ）
A．小球经过点时的速率为
B．小球在斜面上相碰点C与点的水平距离是
C．小球经过点时，受到管道的作用力，方向向上
D．若改变小球进入管道初速度使其恰好到达点，则在点小球对管道的作用力为零
15、如图所示，两个圆锥内壁光滑，竖直放置在同一水平面上，圆锥母线与竖直方向夹角分别为和，有、两个质量相同的小球在两圆锥内壁等高处做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．、球受到的支持力之比为 B．、球的向心力之比为
C．、球运动的角速度之比为 D．、球运动的线速度之比为
三、解答题
16、一光滑圆锥固定在水平地面上，其圆锥角为74°，圆锥底面的圆心为O′.用一根长为0.5 m的轻绳一端系一质量为0.1 kg的小球（可视为质点），另一端固定在光滑圆锥顶上O点，O点距地面高度为0.75 m，如图所示，如果使小球在光滑圆锥表面上做圆周运动．
（1）当小球的角速度为4 rad/s时，求轻绳中的拉力大小；
（2）逐渐增加小球的角速度，若轻绳受力为N时会被拉断，求当轻绳断裂后小球落地点与O′点间的距离．（取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8）
17、在研究匀变速直线运动的“位移”时，我们应用“以恒代变”的思想，在研究曲线运动的“瞬时速度”时，又应用“化曲为直”的思想，而在研究一般的曲线运动时，我们用的更多的是一种“化曲为圆”的思想，即对于一般的曲线运动，尽管曲线上各个位置的弯曲程度不同，但在研究时，可以将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半径为某个合适值ρ的圆周运动，进而采用圆周运动的分析方法来进行研究，ρ叫作曲率半径。
如图所示，将物体以初速度v0斜向上抛出，初速度与水平方向间的夹角为θ，求物体在轨迹最高点处的曲率半径ρ。（重力加速度为g，不计空气阻力）
四、实验题
18、（1）小兴利用图装置探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系。
①开始时皮带在两个变速塔轮2、3的最上面一层，若要探究小球受到的向心力大小和角速度大小的关系，下列做法正确的是________。
A．用体积相同的钢球和铝球做实验
B．将变速塔轮2、3上的皮带往下移动
C．用秒表记录时间、计算两个小球的角速度
D．将两个小球都放在长槽上
②若放在长槽和短槽的三个小球均为质量相同的钢球，皮带所在塔轮的半径为1:1，逐渐加大转速，左右标尺露出的红色、白色等分标记之比会_______（填“变大”、“变小”、“不变”或“无法确定”）；当小兴以1r/s的转速转动手柄时，左右标尺露出的红色、白色等分标记之比是_______。
（2）某同学用如图1所示的游标卡尺的_____（选填“A”，“B”或“C”）部位去测玻璃管的内径，测出的读数如图2，则玻璃管的内径d为_______cm。
19、航天器绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，物体对支持面没有压力，所以在这种环境中已经无法用天平称量物体的质量。某同学设计了如图所示的装置（图中为光滑小孔）来间接测量物体的质量；给待测物体一个初速度，使它在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。设航天器中具有以下基本测量工具：天平、秒表、刻度尺、弹簧测力计。

（1）实验时除了弹簧测力计示数外，还需要测量的物理量是___________。
（2）待测物体质量的表达式为___________。
2021-2022学年鲁科版（2019）必修第二册第三章第2节科学探究 ：向心力（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 A B D A D B D C A D
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AC CD BC AC BD
三、解答题
16、（1）1.088 N；（2）0.8 m
17、
四、实验题
18、 B 不变 3:1 A 2.000
19、 物体做圆周运动的周期，以及圆周运动的半径
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