必修第二册3.3离心现象 练习 （word版含答案）

鲁科版 （2019）必修第二册 3.3 离心现象
一、单选题
1．如图所示为洗衣机脱水筒。在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上有一件湿衣服与圆筒一起运动，衣服相对于圆筒壁静止，则（　　）
A．衣服受重力、支持力、摩擦力、向心力四个力作用
B．洗衣机脱水筒转动得越快，衣服与筒壁间的静摩擦力就越大
C．衣服上的水滴与衣服间的附着力不足以提供所需要的向心力时，水滴做离心运动
D．衣服上的水滴与衣服间的附着力大于所需的向心力时，水滴做离心运动
2．中央电视台《今日说法》栏目报道了一起发生在某地公路拐弯处的交通事故，汽车在拐弯处冲向了民宅，造成多人伤亡。经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示。交警根据图示作出以下判断，你认为不正确的是（　　）
A．由图可知汽车在拐弯时发生侧移是因为车作离心运动
B．由图可知汽车在拐弯时发生侧移是因为车作向心运动
C．汽车在拐弯时可能车速过大
D．公路路面可能摩擦因数过小
3．洗衣机的脱水桶能把湿衣服甩干应用原理是（　　）
A．离心运动
B．自由落体运动
C．平抛运动
D．匀速直线运动
4．如图甲，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周运动。如图乙一件小衣物随着滚筒经过、、、四个位置，小衣物中的水滴最容易被甩出的位置是（　　）
A．位置 B．位置 C．位置 D．位置
5．洗衣机是现代家庭常见的电器设备。它是采用转筒带动衣物旋转的方式进行脱水的，在衣物脱水过程中，下列有关说法中正确的是（　　）
A．衣服受重力、弹力、摩擦力、向心力4个力作用
B．靠近中心的衣物脱水效果比四周的衣物脱水效果好
C．水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故
D．水能从筒中甩出是因为水滴与衣物间的作用力不能提供水滴需要的向心力
6．如图所示，一个大小可忽略，质量为的模型飞机，在距水平地面高为的水平面内以大小为的线速度绕圆心做半径为的匀速圆周运动，为圆心在水平地面上的投影点。某时刻有一小螺丝掉离飞机，不计空气对小螺丝的阻力，取。下列说法正确的是（　　）
A．模型飞机做匀速圆周运动时空气对其的作用力大小为
B．小螺丝在空中的运动时间为
C．小螺丝的着地点到的距离为
D．小螺丝着地时的速度大小为
7．气嘴灯安装在自行车的气嘴上，骑行时会发光，一种气嘴灯的感应装置结构如图所示，一重物套在光滑杆上，重物上的触点M与固定在B端的触点N接触后，LED灯就会发光。下列说法正确的是（　　）
A．感应装置的原理是利用离心现象
B．安装气嘴灯时，应使感应装置A端比B端更靠近气嘴
C．要在较低的转速时发光，可以减小重物质量
D．车速从零缓慢增加，气嘴灯转至最高点时先亮
8．下列哪些现象利用了离心现象（　　）
A．工作的洗衣机脱水桶转速很大 B．转速很大的砂轮半径做得不能太大
C．在修建铁路时，转弯处内轨要低于外轨 D．汽车转弯时要限制速度
9．2022年北京举行了冬奥会，在冬奥会短道速滑项目中，某运动员在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线。如图所示，圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在O点时的速度方向（研究时可将运动员看做质点）。下列说法正确的是（　　）
A．发生侧滑是因为运动员具有惯性
B．发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力
C．若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa左侧
D．若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa右侧与Ob之间
10．如图所示是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车在弯道发生侧滑时，下列说法正确的是（　　）
A．摩托车所受外力的合力小于所需的向心力
B．摩托车将沿其半径方向沿直线滑去
C．摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去
D．摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用
11．如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F的作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法不正确的是（　　）
A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动
B．若拉力突然变为0.5F，小球可能沿轨迹Pa做离心运动
C．若拉力突然变为0.5F，小球可能沿轨迹Pb做离心运动
D．若拉力突然变大，小球可能沿轨迹Pc做向心运动
12．对生活中的圆周运动，下列说法正确的是（　　）
A．汽车过凸形桥时要减速行驶，而过凹形桥时可以较大速度行驶
B．火车转弯时，若行驶速度超过规定速度，则内轨与车轮会发生挤压
C．洗衣机甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动
D．游乐园里的摩天轮转得很慢，人坐在吊箱里面受到的合外力为零
13．在光滑水平面上相距20cm的两点钉上A、B两个钉子，一根长1m的细绳一端系小球，另一端拴在A钉上，如图所示。已知小球质量为0.4kg，某时刻小球开始从图示位置以2m/s的速度做水平匀速圆周运动，若绳所能承受的最大拉力为3.2N，则从开始运动到绳被拉断历时为（　　）
A．2.4πs B．1.4πs C．1.2πs D．0.9πs
14．如图所示，在盛满水的试管中装有一个小蜡块，小蜡块所受浮力略大于重力，当用手握住A端让试管在竖直平面内左右快速摆动时，关于蜡块的运动，以下说法正确的是（　　）
A．与试管保持相对静止 B．向B端运动，可以到达B端
C．向A端运动，可以到达A端 D．无法确定
15．以下说法中正确的是（　　）
A．汽车通过拱形桥最高点时对桥的压力大于汽车重力
B．做匀速圆周运动的物体，所受合力是恒定的
C．洗衣机脱水时利用向心运动把附着在衣物上的水甩掉
D．平抛运动是一种匀变速曲线运动
二、填空题
16．在医院里使用离心机将用过的体温计中的水银柱甩回玻璃泡里，将体温计放人离心机时，应将体温计的________ (填“玻璃泡一端”或“温度刻度一端”)靠近离心机的转轴．同样医生也可根据水银柱的___________，用手拿着体温计甩动将水银柱甩回玻璃泡．
17．洗衣机脱水桶是利用________的原理制成的机械，将衣服放在洗衣机的甩干桶内，当甩干桶高速旋转时，衣服也随之旋转，当水的附着力________（填“大于”、“小于”或“等于”）圆周运动所需要的向心力时，衣服上的水滴就被甩出。
18．如图洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上，则此时水与衣物间的附着力小于水做圆周运动所需的向心力， 水从筒壁小孔甩出，此种现象属于_______ 。
A、圆周运动 B、离心运动 C、向心运动
19．如图所示，轻质细线一端系一质量0.1kg的小球，另一端套在图钉上，此时小球在光滑的水平平台上做半径为0.3m，线速度为的匀速圆周运动。现拔掉图钉让小球飞出，此后细绳又被正上方距高为0.2m的图钉套住，达到稳定后，小球又在平台上做匀速圆周运动。小球在图钉拔掉后被图钉套住前运动了___________s；稳定后细线拉力变为，则速度变为原来的___________倍。
三、解答题
20．杂技运动员抓住长为的绳子绕高为的固定支柱旋转，支柱直径忽略不计，如图所示，已知，且运动员在旋转过程中可视为匀速圆周运动。重力加速度，杂技运动员可视为质点，手臂长度忽略不计，不计空气阻力，（，）。求：
(1)求杂技运动员在匀速旋转过程中速度大小v；
(2)某时刻运动员松手，求落地点到转轴下端点的距离？（结果保留两位有效数字）
21．如图所示，在匀速转动的圆盘上，沿半径方向放置以细线相连的质量均为m的A、B两个小物块，A离轴心r1=20 cm，B离轴心r2=30 cm，A、B与盘面间相互作用的最大静摩擦力为其重力的0.4倍。求：
(1)若细线上没有张力，圆盘转动的角速度ω应满足什么条件？
(2)欲使A、B与盘面间不发生相对滑动，则盘转动的最大角速度多大？
(3)当圆盘转速达到A、B刚好不滑动时，烧断细绳，则A、B将怎样运动？（g取10 m/s2）
22．如图所示，质量相等的甲、乙两物体放在旋转的圆台上，甲物体到转轴的距离是乙物体到转轴距离的两倍，甲、乙与圆台间的最大静摩擦力相等。当圆台旋转时，甲、乙均未滑动。请分析当圆台的转速逐渐增大时哪个物体先滑动，并说明理由。
23．如图所示是一种能够方便脱水的地拖桶，为拖把脱水的时候，用脚上下快速踩踏板可以迅速把脱水桶中拖把的水分脱干，请分析其脱水原理。
24．摩托车通过一座拱形桥顶部时速度为10m/s，此时车对桥面的压力只有重力的。如果摩托车通过该桥顶部对桥面的压力只有重力的，则车的速度为多大？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．衣服受重力、弹力和摩擦力三个力作用，故A错误；
B．由于衣服在圆筒上不掉下来，竖直方向上没有加速度，即重力与摩擦力二力平衡，故衣服与筒壁间的摩擦力不变，故B错误；
CD．脱水过程中，衣物做离心运动而甩向桶壁。水滴依附的附着力是一定的，当水滴和衣物一起做高速圆周运动的时候，因水滴做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴做离心运动，被沿切线方向甩出，故C正确、D错误。
故选C。
2．B
【解析】
【详解】
AB．由现场示意图可知，汽车发生交通事故是因为汽车做了离心运动，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；
C．根据产生离心运动的条件可知，可能由于车速过大，所需的向心力较大，外界提供的向心力不足，而产生离心运动，故C正确，不符合题意；
D．根据产生离心运动的条件可知，可能由于公路路面摩擦因数过小，提供的向心力不足，汽车发生离心运动，故D正确，不符合题意。
故选B。
3．A
【解析】
【详解】
洗衣机的脱水桶能把湿衣服甩干应用原理是离心运动，故A正确，BCD错误。
故选A。
4．C
【解析】
【详解】
水滴随衣服紧贴着滚筒壁做匀速圆周运动，转动过程中所需向心力大小相同，水滴所受合力提供向心力。设、、、四个位置水滴与衣物之间的附着力分别为Fa、Fb、Fc、Fd，因、两点，重力与向心力（合力）的方向夹角既不是最大，也不是最小，附着力不会出现极值，所以只分析、两点即可，设转动的角速度为ω，在位置有
此时所需附着力最小；在位置有
此位置所需附着力最大，所以小衣物中的水滴最容易被甩出的位置是c位置，故C正确，ABD错误。
故选C。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．衣服受重力、弹力、摩擦力作用，合力作为向心力，A错误；
B．由
可知，靠近四周的衣物需要的向心力更大，水滴附着力相同的情况下更容易做离心运动，脱水效果更好，B错误；
CD．水能从筒中甩出是因为水滴与衣物间的作用力不能提供水滴需要的向心力，使水滴做离心运动导致，C错误，D正确。
故选D。
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．模型飞机受重力和空气对其的作用力，两力的合力沿半径指向圆心，合力大小为
所以空气对其作用力的大小为
A正确；
B．小螺丝做平抛运动，运动时间
B错误；
C．小螺丝做平抛运动的水平位移为
所以到的距离为
C错误；
D．落地时水平方向的速度为10 m/s，竖直方向的速度为20 m/s。所以落地时的速度大小为，D错误。
故选A。
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．感应装置的原理是利用离心现象，使两触点接触而点亮LED灯，故A正确；
B．由离心运动原理可知，B端在外侧，所以B端比A段更靠近气嘴，故B错误；
C．转速较小时，向心力较小，则可以增加重物质量或减小弹簧劲度系数，增大转动半径来增大弹力，从而使N点更容易与M点接触来发光，故C错误；
D．当车速缓慢增加时，风火轮转至最高点时，弹力最小，在最低点弹力最大，所以应在最低点先亮，故D错误。
8．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．洗衣机的离心泵工作时利用了离心运动，故A正确；
B．转速很大的砂轮半径做得不能太大是为了防止由于离心现象而使砂轮断裂，故B错误；
C．在修建铁路时，转弯处内轨要低于外轨是为了防止火车由于离心现象而出现脱轨现象，故C错误；
D．汽车转弯时要限制速度，来减小汽车所需的向心力，防止离心运动，故D错误。
故选A。
9．D
【解析】
【详解】
AB．发生侧滑是因为运动员的速度过大，所需要的向心力过大，运动员受到的合力小于所需要的向心力，进而做离心运动，故AB错误；
CD．若运动员水平方向不受任何外力时沿Oa线做离心运动，实际上运动员要受摩擦力作用，所以滑动的方向在Oa右侧与Ob之间，故C错误，D正确。
故选D。
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．摩托车做离心运动是因为所受外力的合力小于所需的向心力，故A正确；
B．摩托车做圆周运动的线速度沿半径的切线方向，不可能会沿其半径方向沿直线滑去，故B错误。
C．摩托车受到与速度方向垂直的摩擦力的作用，即使该摩擦力小于需要的向心力，但仍然能够改变车的运动的方向，使车不会沿其线速度的方向沿直线滑去，故C错误；
D．摩托车做圆周运动需要向心力，不受到沿半径方向向外的离心力作用，故D错误；
故选A。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．在水平面上，细绳的拉力提供小球所需的向心力，当
小球做匀速圆周运动，当拉力突然消失时，小球将沿切线Pa方向做匀速直线运动，故A正确；
BC．当拉力突然减小时，小球将沿Pb做离心运动，故B错误C正确；
D．当拉力突然增大时，小球将沿Pc做向心运动，故D正确。
故选B。
12．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．当汽车过凸形桥速度很快时，重力不足以提供所需向心力，汽车会飞出，因此需要减速，当汽车通过凹形桥时，在底部若速度很大，所需向心力要大，此时压力增大，容易爆胎，因此也需要减速，故A错误。
B．火车按要求速度拐弯时，向心力由重力的分力提供，当速度大于规定速度时，所需向心力大于重力分力，不足的向心力部分由外轨提供，故会挤压外轨，故B错误。
C．洗衣机甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动，选项C正确；
D．只要做圆周运动的物体，都需要向心力，因此合外力不能为零，故D错误。
故选C。
13．C
【解析】
【分析】
【详解】
当绳子拉力为3.2N时，由
可得
小球每转半个圆周，其半径就减小0.2m。由分析知，小球分别以半径为1m、0.8m和0.6m各转过半个圆周后绳子就被拉断了，所以时间为
故选C。
14．C
【解析】
【详解】
试管快速摆动，试管里浸在水中的蜡块随试管一起做角速度较大的圆周运动（尽管蜡块不是做完整的圆周运动，且运动的方向也不断变化，但并不影响问题的实质），向心力由蜡块上、下两侧水的压力之差提供，因为蜡块的密度小于水的密度，水失重，因此，蜡块做向心运动。只要手左右摇动的速度足够大，蜡块就能一直运动到手握的A端。
故选C。
15．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．汽车通过拱形桥最高点时，加速度向下，属于失重，压力小于重力，A错误；
B．匀速圆周运动合力等于向心力，方向一直指向圆心，所以方向一直改变，为变力，B错误；
C．洗衣服脱水是因为衣服对水的吸附力不能提供做圆周运动需要的向心力，是离心运动，C错误；
D．平抛运动加速度为重力加速度，a=g，加速度不变，所以是匀变速曲线运动，D正确。
故选D。
16． 温度刻度一端 离心运动的原理
【解析】
【详解】
将体温计放入离心机时，应将体温计的温度一端靠近离心机的转轴，使得水银柱受到的力不够圆周运动所需的向心力，做离心运动而甩回玻璃泡里；用手甩温度计的原理和离心机一样，也是使水银柱做离心运动；
故答案为温度刻度一端；离心运动．
【点睛】
当提供的力不够圆周运动所需要的向心力时，将做离心运动．
17． 离心现象 小于
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]衣物附在筒壁上，随洗衣机的甩干筒做圆周运动，此时，衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力。重力与摩擦力平衡，由筒壁的弹力提供向心力。根据向心力公式得到，弹力
当转速的增大时，m、r不变，则F增大。当大于衣服的附着力时，出现离心现象，导致水被甩出。
18．B
【解析】
【分析】
【详解】
[1]当水与衣物间的附着力小于水做圆周运动所需的向心力时，水做离心运动，水从筒壁小孔甩出。故选B。
19． 1 0.6
【解析】
【分析】
【详解】
[1]如图所示，小球在图钉拔掉后被图钉套住前运动了s，由几何关系可得
运动时间为
[2]根据向心力公式有
代入数据可得
则速度变为原来的0.6倍。
20．(1)；(2)
【解析】
【详解】
(1)运动员的向心力为
运动半径为
满足
解得
(2)根据平抛运动规律
，
解得
落地点距离转轴的距离
解得
21．(1) 当ω≤ω0=3.6 rad/s时，细线上不会有张力。(2) 4.0 rad/s。(3)见解析。
【解析】
【详解】
(1)当物块B所需向心力时，细线上张力为零。随着角速度的增大，当时，有
得
当时，细线上不会有张力。
(2)当A、B所受静摩擦力均达到最大静摩擦力时，圆盘的角速度达到最大值，超过时，A、B将相对圆盘滑动。（设细线中张力为T）
对A有
对B有
解得
(3)烧断细线时，A做圆周运动所需向心力
最大静摩擦力为4 N，A物体随盘一起转动。B此时所需向心力为
大于它的最大静摩擦力4 N，因此B物体将沿一条曲线运动，离圆心越来越远。
22．甲先滑动
【解析】
【分析】
【详解】
甲乙做圆周运动的向心力由静摩擦力来提供，则
因甲乙与圆台间的最大静摩擦力相等，r甲=2r乙，则当圆台的转速逐渐增大时，甲先达到最大静摩擦，从而产生滑动，则甲先滑动。
23．在脱水的过程中，随脱水桶转速的增加，拖把上水所受的力不足以提供水做圆周运动所需要的向心力，所以水做离心运动。拖布上的水沿切线的方向向外甩出，所以用脚上下快速踩踏板可以迅速把脱水桶中拖把的水分脱干
【解析】
【详解】
在脱水的过程中，随脱水桶转速的增加，拖把上水所受的力不足以提供水做圆周运动所需要的向心力，所以水做离心运动。拖布上的水沿切线的方向向外甩出，所以用脚上下快速踩踏板可以迅速把脱水桶中拖把的水分脱干。
24．
【解析】
【分析】
【详解】
当车对桥面的压力只有重力的时，由牛顿第二定律及向心力公式可得
①
当车对桥面的压力只有重力的时，由牛顿第二定律及向心力公式可得
②
联立①②解得
答案第1页，共2页
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