第2节科学探究：向心力 同步练习（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
挑战学霸
一、单选题
1． 3D地图技术能够为无人驾驶汽车分析数据，提供操作的指令。 如图所示为一段公路拐弯处的地图，则（ ）
A．若弯道是水平的，汽车拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力
B．若弯道是水平的，为防止汽车侧滑，汽车拐弯时收到的指令是让车速大一点
C．若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为内（东北）高外（西南）低
D．若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为外（西南）高内（东北）低
2． 某按摩磁石呼啦圈如图所示，在圈外有一个用细杆相连的重力锤，因为该呼啦圈的直径可根据人的胖瘦调节，对减肥燃脂、美腰瘦腿有良好效果，所以深受大家的喜爱。若有一个偏胖的人和一个偏瘦的人用同样一个呼啦圈锻炼，使重力锤以相同的角速度ω转动，设重力锤转动时细杆与竖直方向的夹角分别为和，则下列说法正确的是（ ）
A． B． C． D．条件不足，无法判断
3． 如图所示，质量为m的小明（可视为质点）坐摩天轮。小明乘坐的座舱与摩天轮的转轴间的距离为r，摩天轮以大小为k（常数k<1，g为重力加速度）的角速度做匀速圆周运动。若小明坐在座舱水平座垫上且双脚不接触底板，则下列说法正确的是（ ）
A．小明通过最高点时不受重力
B．小明做匀速圆周运动的周期为
C．小明通过最高点时处于完全失重状态
D．小明通过最低点时对座舱座垫的压力大小为k2mg
4． 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
5． 某同学经过长时间的观察后发现，路面出现水坑的地方，如果不及时修补，水坑很快会变大，善于思考的他结合学过的物理知识，对这个现象提出了多种解释，则下列说法中不合理的解释是（ ）
A．车辆上下颠簸过程中，某些时刻处于超重状态
B．把坑看作凹陷的弧形，车对坑底的压力比平路大
C．车辆的驱动轮出坑时，对地的摩擦力比平路大
D．坑洼路面与轮胎间的动摩擦因数比平直路面大
6． 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
7． 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
8． 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
9． 质量为的物体，在5个共点力作用下做匀速运动.现同时撤去大小分别是和的两个力，其余3个力保持不变.关于此后该物体的运动，下列说法中正确的是（ ）
A．可能做加速度大小是的匀速圆周运动
B．可能做向心加速度大小是的匀变速曲线运动
C．可能做加速度大小是的匀减速直线运动
D．可能做加速度大小是的匀加速直线运动
10．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．
二、多选题
11．某种工业中测试平台离心性能时，会使平台绕竖直轴在水平面上加速转动，如图所示。把质量为m的物块放置在距转轴为r处，平台绕转轴由角速度为零开始加速转动，小物块随平台一起转动。已知小物块切线方向加速度恒为a0，当平台转动角速度达时，物块恰好开始相对平台滑动，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．平台对物块做功大于 B．平台对物块做功等于
C．平台和物块间的动摩擦因数为 D．平台和物块间的动摩擦因数为
12．长为L的轻杆一端固定一个小球，另一端固定在光滑水平轴上，使小球在竖直平面内做圆周运动，关于小球在过最高点的速度v，下列叙述中正确的是：（ ）
A．v的极小值为
B．v逐渐增大过程，杆对小球的弹力也逐渐增大
C．当v由值逐渐增大时，杆对小球的弹力也逐渐增大
D．当v由值逐渐减小时，杆对小球的弹力也逐渐增大
13．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
14．如图所示，物体A、B叠放在水平圆盘上，随圆盘一起绕过圆心的竖直轴匀速转动，关于物体A、B以下说法正确的有（ ）
A．圆盘对B的静摩擦力等于A和B做圆周运动的向心力
B．物体B相对于物体A有背离圆心的运动趋势
C．物体B在水平方向受到三个力
D．物体A所受的合外力指向圆心方向
15．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
三、解答题
16．如图所示，质量m=0.2kg的小球（可视为质点）从粗糙斜面AB的顶端A点由静止开始滚下，通过一小段光滑圆弧面（不计大小）后运动到足够长的光滑水平地面BC上，之后又从C点滚上一个半径R=40cm的半圆弧形轨道，最后刚好通过轨道的最高点D并从D点水平飞出。已知斜面AB长为L=0.4m、其与水平面的夹角为，小球在半圆弧形轨道区域时会受到一个大小为F=2N、方向竖直向上的恒力作用。取g=10m/s2，不计空气阻力，求：
（1）小球通过C点时对轨道的压力大小；
（2）平抛后小球落地点到C点的距离多远；
（3）斜面AB的动摩擦因数为多少。
17．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。
四、实验题
18．某物理兴趣小组利用电子秤探究小球在竖直面内的圆周运动。他们到物理实验室取来电子秤（示数为被测物体的质量）、铁架台、轻质细线和小球以及光电门、刻度尺等。（结果均保留2位小数）
（1）将小球用细线系在铁架台，然后把铁架台放在电子秤上，小球静止时，电子秤的示数为2.10kg。
（2）铁架台放在电子秤上，将小球拉起后由静止释放，释放时细线处于水平伸直状态，忽略空气阻力，当小球运动到最低点时电子秤的示数为2.30kg，则小球的质量大小为______kg。
（3）通过光电门测得小球在最低点时的速度大小为2.80m/s，再用刻度尺测得悬挂点到球心的距离为0.40m，则当地的重力加速度大小为______。
19．（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。
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 B B D D C D D B A
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 BD CD ABC AD BC
三、解答题
16．（1）4N；（2）0.4m；（3）0.5
17．（1）；（2）
四、实验题
18． 0.10 9.80
19． B 不变 3:1 A 2.000
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