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
过 关 演 练
一、单选题
1． 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
2． 如图所示，位于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R，质量分别为m1和m2的两带孔小球穿于环上。当圆环最终以角速度ω绕竖直直径匀速转动时，发现两小球均离开了原位置，它们和圆心的连线与竖直方向的夹角分别记为θ1和θ2，下列说法正确的是（ ）
A．若m1>m2，则θ1>θ2
B．若m1θ2
C．θ1和θ2总是相等，与m1和m2的大小无关
D．以上说法均错误
3． 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
4． 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
5． 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
6． 某小组利用频闪照相的方法研究单摆的运动过程，即用在同一张底片上多次曝光的方法，在远处从与单摆摆动平面垂直的视角拍摄单摆在摆动过程中的多个位置的照片。从摆球离开左侧最高点A时开始，每隔相同时间曝光一次，得到了一张记录摆球从A位置由静止运动到右侧最高点B的照片，如图所示，其中摆球运动到最低点O时摆线被一把刻度尺挡住。对照片进行分析可知（ ）
A．A和B位置等高，说明摆球在运动过程中机械能守恒
B．摆球在A点的所受合力大小大于在B点的合力
C．摆球经过O点前后瞬间加速度大小不变
D．摆球经过O点前后瞬间角速度大小不变
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． 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
9． 如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连。木块以水平初速度v0出发，恰好能完成两个完整的圆周运动。在运动过程中，完成第一圈与第二圈所用时间之比为（ ）
A．（-1）：1 B．2:1 C．1:1 D．1:
10．小黄在玩惊险刺激的悬崖秋千时的照片如图所示．摆动过程中受到水平风力的作用，但是摆动依旧发生在同一竖直平面内，则下列说法正确的是（ ）
A．运动到最低点时，小黄受到的合外力一定竖直向上
B．运动到最低点时，秋千对小黄的作用力一定大于小黄自身的重力
C．运动到最高点时，小黄的速度为零，加速度也为零
D．运动到最低点时，小黄除了受到秋千的作用力外，还受到重力，水平风力和向心力
二、多选题
11．“荡秋千”是小孩常玩的游戏之一、小孩在荡秋千的过程中，若空气阻力忽略不计，小孩的质量为25kg，重心距悬点的距离为2.5m，小孩运动到最低点的速度为2m/s，（g取10m/s2）则下列说法正确的是（ ）
A．小孩所受合外力不是始终指向其做圆周运动的圆心
B．小孩运动到最高点时加速度为零
C．小孩运动过最低点时秋千对小孩的作用力为290N
D．小孩运动过最低点时秋千对小孩的作用力为210N
12．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
13．一小球被细绳拴着，在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，向心加速度为a，那么下列说法正确的是（ ）
A．小球运动的线速度
B．小球做匀速圆周运动的周期
C．小球在时间t内通过的路程为
D．小球在时间t内可能发生的最大位移为2R
14．一轻杆一端固定质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，如图所示，重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A．小球过最高点时，杆所受到的弹力可以等于零
B．小球过最高点的最小速度是
C．若小球过最高点的速度时，杆对球的作用力竖直向下
D．若小球过最高点的速度时，速度v越小，杆对球的作用力越大
15．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
三、解答题
16．物体沿着圆周的运动是一种常见的运动，匀速圆周运动是当中最简单也是最基本的一种。由于做匀速圆周运动的物体的速度方向时刻在变化，因而匀速圆周运动是一种变速运动，具有加速度。
可按如下模型来研究做匀速圆周运动的物体的加速度：设质点沿半径为r、圆心为O的圆周以恒定大小的速度v运动，某时刻质点位于位置A；经极短时间Δt后运动到位置B，如图所示。试根据加速度的定义，推导质点在位置A时的加速度大小。
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．某物理小组的同学设计了一个粗制玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验。所用器材有：玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器（圆弧部分的半径为R=0.20m）。
完成下列填空：
①将凹形桥模拟器静置于托盘秤上，如图（a）所示，托盘秤的示数为0.90kg；
②将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时，托盘秤的示数如图（b）所示；
（1）将小车从凹形桥模拟器某一位置释放，小车经过最低点后滑向另一侧，此过程中托盘秤的最大示数为m；多次从同一位置释放小车，记录各次的m值如下表所示：
序号 1 2 3 4 5
m（kg） 1.85 1.75 1.80 1.70 1.90
根据以上数据，可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力，该同学采用了____________kg的方式纪录，其中第一个空为平均值，第二个空为标准差，标准差保留一位有效数字；小车通过最低点时的速度平均值大小为__________m/s。（重力加速度大小取9.80m/s2 ，计算结果保留2位有效数字）
（2）列举一项实验误差的来源。_____________________________
19．某同学用圆锥摆验证向心力公式，先在一张白纸上以为圆心画一组同心圆，再将白纸铺在水平桌面上，在点正上方距桌面某一高度处的处的铁架台（图中未画出）上用长度为的细线悬挂一质量为的小球，设法使小球沿着半径为的圆周运动但恰不与纸面接触。
（1）现用刻度尺测得、，用天平测得，重力加速度，则小球所受的合力__________。
（2）为了测出小球圆周运动的角速度，先用秒表测得小球完成次圆周运动共用时，则由向心力公式求得小球做圆周运动的向心力__________，代入数值，验证是否成立。
（3）实验结果显示比稍大些，其原因可能是下述中的（ ）
A．小球质量测量结果偏大
B．半径测量结果偏大
C．秒表测量时间时，完成圆周运动的次数少记录一次
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 B C D D A A D B A B
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AC AD ACD ACD AD
三、解答题
16．an=，推导过程
17．（1）0.1m/s2；（2）1：3
四、实验题
18． 1.80 0.07 1.3 读数误差或释放位置出现变动
19． BC
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