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
每天一课练
一、单选题
1． 如图所示，同一水平面的皮带轮通过不打滑的皮带传动，轮的半径是轮的2倍。在皮带轮各自的轴上用长度相同的轻绳分别悬挂质量为和的甲、乙两个小球，二者质量关系满足 。两轻绳上端的悬挂点足够高且在同一水平面上，通过外力驱动轮，待系统稳定转动后，两轻绳与轴的夹角分别为和。下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两球转动的角速度之比为2∶1
B．甲、乙两球在同一水平面上
C．因为，所以
D．甲、乙两球受到细绳的拉力大小相等
2． 如图所示，竖直杆AB在A、B两点通过光滑铰链连接两等长轻杆AC和BC，AC和BC与竖直方向的夹角均为θ，轻杆长均为L，在C处固定一质量为m的小球，重力加速度为g，在装置绕竖直杆AB转动的角速度ω从0开始逐渐增大的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．当ω=0时，AC杆和BC杆对球的作用力都表现为拉力
B．AC杆对球的作用力先增大后减小
C．一定时间后，AC杆与BC杆上的力的大小之差恒定
D．当ω=时，BC杆对球的作用力为0
3． 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
4． 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
5． 如图所示，细绳的一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个钉子P，小球从左侧一定高度摆下。下列说法中正确的是（ ）
A．在摆动过程中，小球所受重力和绳子拉力的合力始终等于向心力
B．小球经过最低点时，加速度不变
C．小球经过最低点时，速度不变
D．钉子位置离O点越近，绳就越容易断
6． 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
7． 一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动，圆盘半径为R，甲、乙两物体质量分别为M和m（M>m），它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为压力的倍，两物体用一根长为L（LA．随着角速度的增大的过程中，物块m受到的摩擦力先增加再逐渐减少
B．随着角速度的增大的过程中，物块M始终受到摩擦力
C．则圆盘旋转的角速度最大不得超过
D．则圆盘旋转的角速度最大不得超过
8． 如图所示为横店梦幻谷的摩天轮，坐在座舱里的游客可视为做匀速圆周运动，图中标记点是同一根支架上的、两点，当游客从最高点运动到最低点的过程中（ ）
A．游客先失重后超重
B．游客一直处于失重状态
C．角速度的大小关系为
D．向心加速度的大小关系为
9． 如图所示，内部为竖直光滑圆轨道的铁块静置在粗糙的水平地面上，其质量为M，有一质量为m的小球以水平速度v0从圆轨道最低点A开始向左运动，小球沿圆轨道运动且始终不脱离圆轨道，在此过程中，铁块始终保持静止，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．地面受到的压力始终大于Mg
B．小球在圆轨道左侧运动的过程中，地面受到的摩擦力可能向右
C．小球经过最低点A时地面受到的压力可能等于Mg+mg
D．小球在圆轨道最高点C时，地面受到的压力可能为0
10．转篮球是现在中学生很喜欢的一项运动娱乐项目，其中包含了许多物理知识。如图所示，假设某转球高手能让篮球在他的手指上（手指刚好在篮球的正下方）匀速转动，下列有关描述正确的是（ ）
A．篮球上各点做圆周运动的圆心均在球心处
B．篮球上离轴距离相同的各点速度相同
C．篮球上各点做圆周运动的角速度相等
D．篮球上各点离转轴越近，做圆周运动的向心加速度越大
二、多选题
11．某人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为的小球，使球在竖直平面内以手为圆心做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳恰好受到所能承受的最大拉力被拉断，球以绳断时的速度水平飞出，通过水平距离后落地。已知握绳的手离地面高度为，手与球之间的绳长为，重力加速度，忽略空气阻力。则（ ）
A．从绳断到小球落地的时间为0.3s
B．小球落地时的速度大小为4m/s
C．绳子的最大拉力为16N
D．绳子的最大拉力为21.5N
12．如图所示为运动员在水平道路上转弯的情景，转弯轨迹可看成一段半径为R的圆弧，运动员始终与自行车在同一平面内。转弯时，只有当地面对车的作用力通过车（包括人）的重心时，车才不会倾倒。设自行车和人的总质量为M，轮胎与路面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．转弯时车不发生侧滑的最大速度为
B．转弯时车受到地面的静摩擦力方向一定垂直于速度方向指向轨迹内侧
C．转弯时车受到地面的静摩擦力大小定为μMg
D．转弯速度越大，车所在平面与地面的夹角越小
13．如图所示，质量均为m的A、B两物块用长为3r的细线相连后，放置在水平台面上，A、B到转轴的距离分别为2r和r，A、B均可看成质点。现使A、B在水平台面上随转台一起做匀速圆周运动，物块和水平面间的动摩擦因数为μ，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．时，细线的拉力为零
B．当，B受到的摩擦力为零
C．A、B物块相对转台静止时，细线的最大拉力为2μmg
D．当，A、B物块开始相对转台滑动
14．如图为餐桌上的转盘示意图，两个相同的盘子甲、乙分别放置在转盘上随转盘一起转动时，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两个盘子的线速度相同
B．甲、乙两个盘子的角速度相同
C．甲、乙两个盘子的加速度大小相等
D．当转盘转速逐渐加快，甲盘将先滑动
15．如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形细管，现给小球（直径略小于管内径）一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为v，已知重力加速度为g ， 则下列叙述中正确的是（ ）
A．v的极小值为0
B．v由零逐渐增大的过程中，轨道对球的弹力先减小再增大
C．当v由值逐渐增大的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐增大
D．当v由值逐渐减小的过程中，轨道对小球的弹力也逐渐减小
三、解答题
16．如图所示，AB是倾角为 的粗糙直轨道，BCD是光滑的圆弧轨道，AB恰好在B点与圆弧相切，圆弧的半径为R，一个质量为m的物体（可以看做质点）从直轨道上的P点由静止释放，结果它能在两轨道间做往返运动。已知P点与圆弧的圆心O等高，物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ。求：
（1）物体做往返运动的整个过程中在AB轨道上通过的总路程；
（2）为使物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D，释放点P距B点的距离至少多大。
17．如图所示的传动装置中皮带与两轮均不打滑动。已知大轮半径是小轮半径的3倍。大轮上与轮轴间距为大轮半径一半的A点向心加速度为0.05m/s2。求：
（1）大轮边缘上某点的向心加速度大小；
（2）大轮与小轮的角速度之比。
四、实验题
18．为了探究物体做匀速圆周运动时，向心力与哪些因素有关，某同学进行了如下实验：
如图甲所示，绳子的一端拴一个沙袋，绳上离沙袋处打一个绳结处打另一个绳结。请一位同学帮助用秒表计时。如图乙所示，做了四次体验性操作。
操作：手握绳结，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动周，体验此时绳子拉力的大小。
操作：手握绳结，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动周，体验此时绳子拉力的大小。
操作：手握绳结，使沙袋在水平平面内做匀速圆周运动，每秒运动周，体验此时绳子拉力的大小。
操作：手握绳结，沙袋的质量增大到原来的倍，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，每秒运动周，体验此时绳子拉力的大小。

（1）操作与操作中，体验到绳子拉力较大的是___________；
（2）操作与操作中，体验到绳子拉力较大的是___________；
（3）操作与操作中，体验到绳子拉力较大的是___________；
（4）总结以上四次体验性操作，可知物体做匀速圆周运动时，向心力大小与（ ）有关。
A．半径 B．质量 C．周期 D．线速度的方向
19．（1）实验原理
如图所示，在绳子的一端拴一个小沙袋（或其他小物体），另一端握在手中。将手举过头顶，使沙袋在水平面内做匀速圆周运动，此时沙袋所受的向心力近似等于_____。
（2）实验步骤
①在小物体的质量和角速度不变的条件下，改变小物体做圆周运动的半径进行实验，比较向心力与_____的关系。
②在小物体的质量和做圆周运动的半径不变的条件下，改变小物体的角速度进行实验，比较向心力与_____的关系。
③换用不同质量的小物体，在角速度和半径不变的条件下，重复上述操作，比较向心力与质量的关系。
（3）实验结论：半径越大，角速度越_____，质量越_____，向心力越大。
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 D C B D C D D A D C
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AD AD BD BD ABC
三、解答题
16．（1）；（2）
17．（1）0.1m/s2；（2）1：3
四、实验题
18． 操作 操作 操作 ABC
19． 绳子的拉力 运动半径 角速度 大 大
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