必修第二册6.2向心力 练习 （word版含答案）
文档属性
| 名称 | 必修第二册6.2向心力 练习 （word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 746.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-05 06:37:21 | ||
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文档简介
人教版必修第二册 6.2 向心力
一、单选题
1．如图所示，汽车在一水平公路上转弯时，汽车的运动可视为匀速圆周运动。下列关于汽车转弯时的说法正确的是（ ）
A．汽车处于平衡状态 B．汽车的向心力由重力和支持力提供
C．汽车的向心力由摩擦力提供 D．汽车的向心力由支持力提供
2．关于做匀速圆周运动的物体，下列说法中正确的是（ ）
A．相等的时间内通过的位移相等
B．物体所受合外力为零
C．角速度一定，半径越大周期越长
D．线速度一定，半径越大，角速度一定越小
3．关于向心力，下列说法正确的是（ ）
A．做圆周运动的物体所受的合力一定是向心力
B．向心力只改变线速度的方向，不改变速度的大小
C．物体除受其他的力外还要受到一个向心力的作用
D．做匀速圆周运动的物体所受向心力不变
4．一个物体在光滑水平面上做匀速直线运动，从某一时刻起该物体受到一个始终跟速度方向垂直、大小不变的水平力作用，此后物体的运动（ ）
A．速度的大小和方向均变化
B．加速度的大小和方向均变化
C．轨迹为抛物线
D．轨迹为圆
5．如图所示，质量为m的鹰，以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，空气对鹰作用力的大小等于( )
A．m B．m C．m D．mg
6．如图所示，小物块A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动。下列关于A的受力情况说法正确的是（ ）
A．受重力、支持力
B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
C．受重力、支持力、与运动方向相反的摩擦力和向心力
D．受重力、支持力和与运动方向相反的摩擦力
7．用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。本实验采用的科学方法是（ ）
A．控制变量法 B．累积法 C．微元法 D．放大法
8．向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系怎样。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小球A和B的质量分别为mA和mB，做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验现象显示标尺8上左边露出的格子多于右边，则下列说法正确的是（ ）
A．若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大
B．若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越大
C．若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越大
D．若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越小
9．如图所示，完全相同的三个小球A、B、C均用长为的细绳悬于小车顶部，小车以的速度匀速向右运动，A、C两球与小车左、右侧壁接触，由于某种原因，小车的速度突然减为0，此时悬线张力之比为（重力加速度g取）（ ）
A．3∶3∶2 B．2∶3∶3 C．1∶1∶1 D．1∶2∶2
10．下列关于向心力的叙述中，不正确的是（ ）
A．向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力
B．做匀速圆周运动的物体，除了受到别的作用力外，还受到一个向心力的作用
C．向心力只改变物体线速度的方向，不改变物体线速度的大小
D．向心力可以由某个力来提供，也可以由某几个力的合力来提供，或者由某一个力的分力来提供
11．“S路”曲线行驶是我国驾驶证考试中的一个项目。某次考试过程中，有两名学员分别坐在驾驶座和副驾驶座上，并且始终与汽车保持相对静止，汽车在弯道上行驶时可视作圆周运动，行驶过程中未发生打滑。如图所示，当汽车在水平“S路”图示位置处减速行驶时（ ）
A．两名学员具有相同的线速度
B．两名学员具有相同的角速度
C．汽车受到的摩擦力与速度方向相反
D．在副驾驶上的学员受到汽车的作用力较大
12．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体，物体随筒一起转动，物体所需的向心力由下面哪个力来提供（ ）
A．重力 B．弹力 C．静摩擦力 D．滑动摩擦力
13．长沙市橘子洲湘江大桥桥东有一螺旋引桥，供行人上下桥。假设一行人沿螺旋线自外向内运动，如图所示。已知其走过的弧长s与时间t成正比。则关于该行人的运动，下列说法正确的是( )
A．行人运动的线速度越来越大
B．行人所受的合力大小不变
C．行人运动的角速度越来越小
D．行人所受的向心力越来越大
14．如图是向心力演示仪的示意图，匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由长槽及短槽上的挡板6对小球的弹力提供，该力的大小通过挡板的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，因此标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。长槽上A1挡板距左转轴的距离与短槽上B挡板距右转轴的距离相等。A2挡板距左转轴的距离是A1挡板距左转轴距离的两倍。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动向心力大小的影响因素。两个塔轮为传动皮带提供了三个档位：转速比分别是1：1、1：2和1：3.现在要用控制变量法探究向心力与质量的关系，需要把质量比为1：2的两个球分别放在演示仪上合适的位置并选取适当的传动档位，下列正确的是（ ）
A．球分别放在位置A1、B，传动选1：3档位
B．球分别放在位置A1、A2，传动选1：1档位
C．球分别放在位置A1、A2，传动选1：2档位
D．球分别放在位置A1、B，传动选1：1档位
15．关于向心力的说法正确的是（ ）
A．物体由于做圆周运动而产生了向心力
B．向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小
C．对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力
D．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的
二、填空题
16．（1）实验原理与操作
如图所示，利用力传感器测量重物做圆周运动的向心力，利用天平、刻度尺、光电传感器分别测量重物的质量m、做圆周运动的半径r及角速度ω。实验过程中，力传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示力的大小。光电传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示挡光杆挡光的时间，由挡光杆的宽度和挡光杆做圆周运动的半径，可得到重物做圆周运动的角速度。
实验时采用_____法，分别研究向心力与质量、半径、角速度的关系。
（2）实验数据的记录与分析
①设计数据记录表格，并将实验数据记录到表格中（表一、表二、表三）
i、m、r一定（表一）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
ω
ω2
ii、m、ω一定（表二）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
r
iii、r、ω一定（表三）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
m
②数据处理
分别作出Fn-ω、Fn-r、Fn-m的图像，若Fn-ω图像不是直线，可以作Fn-ω2图像。
（3）实验结论：
①在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
②在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
③在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
17．向心力
（1）定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向_____，这个指向_____的力叫作向心力。
（2）作用：改变速度的_____。
（3）方向：始终沿着_____指向圆心。
（4）向心力是根据力的_____命名的，它是由_____提供。
18．判断题：
（1）做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力。( )
（2）向心力和重力、弹力一样，都是根据力的性质命名的。( )
（3）向心力可以是物体受到的某一个力，也可以是物体受到的合力。( )
（4）向心力的作用是改变物体的速度方向。( )
（5）变速圆周运动的向心力并不指向圆心。( )
（6）一般曲线运动中弯曲程度不同的圆弧对应的圆弧半径也不同。( )
三、解答题
19．如图所示，光滑杆长为L，B端固定一根劲度系数为k、原长为的轻弹簧，质量为m的小球套在光滑杆上并与弹簧的上端连接。为过B点的竖直轴，杆与水平面间的夹角始终为，重力加速度大小为g。
(1)杆保持静止状态，让小球从弹簧的原长位置由静止释放，求小球释放瞬间的加速度大小a及小球速度最大时弹簧的压缩量；
(2)当小球随杆一起绕轴匀速转动，弹簧伸长量为时，求小球匀速转动的角速度。
20．A、B两球质量分别为m1与m2，用一劲度系数为k 的弹簧相连，一长为l1的细线与A球相连，置于水平光滑桌面上，细线的另一端栓在竖直轴上，如图所示．当球A、B均以角速度ω绕OO'做匀速圆周运动时，弹簧长度为l2．
(1)此时弹簧伸长量多大？细线拉力多大？
(2)将细线突然烧断瞬间两球加速度各多大？
21．用图所示的装置可以测量弹簧枪发射子弹的速度。在一根水平轴MN上相隔L安装两个平行的薄圆盘，两圆盘可以绕水平轴MN一起匀速转动。弹簧枪紧贴左盘沿水平方向在水平轴MN的正上方射出一颗子弹，子弹穿过两个薄圆盘（穿过圆盘时速度不变），并在圆盘上留下两个小孔A和B（设子弹穿过B时还没有运动到转轴的下方）。若测得两个小孔距水平轴MN的距离分别为RA和RB，它们所在的半径按转动方向由B到A的夹角为φ（φ为锐角）。求：
（1）弹簧枪发射子弹的速度；
（2）圆盘绕MN轴匀速转动的角速度；
（3）若用一橡皮泥将A孔堵上，则橡皮泥的向心加速度的大小是多少？
22．如图所示，长为3L的轻杆可绕光滑水平转轴O转动，在杆两端分别固定质量均为m的A．B，球A距轴O的距离为L.现给系统一定能量，使杆和球在竖直平面内转动.当球B运动到最高点时，水平转轴O对杆的作用力恰好为零，忽略空气阻力，已知重力加速度为g，求：
（1）此时球B对轻杆的作用力；
（2）此时A．B两球的速度大小.
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．C
【详解】
A．汽车转弯时存在向心加速度，运动状态不断变化，所以不是处于平衡状态，故A错误；
BCD．汽车在水平面内做匀速圆周运动，重力和支持力都沿竖直方向，不可能提供向心力，所以提供向心力的一定是在水平方向的摩擦力，故BD错误，C正确。
故选C。
2．D
【详解】
A．做匀速圆周运动的物体，相等的时间内通过的弧长相等，对应的弦长相等，但不一定对应相同的弦，则相同时间内物体通过的位移大小相等，但是方向不一样相同，A错误；
B．物体所受合外力作为向心力，大小恒定，方向始终指向圆心，B错误；
C．由可知，角速度一定，周期一定，与半径无关，C错误；
D．由可知，线速度一定，半径越大，角速度一定越小，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
A．非匀速圆周运动，合外力指向圆心的分量提供向心力，故A错误；
B．圆周运动的向心力的方向始终指向圆心，与速度方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小，故B正确；
C．向心力是做圆周运动需要的力，是效果力，受力分析时，不能说物体受到向心力作用，故C错误；
D．做匀速圆周运动物体，向心力大小不变，方向时刻改变，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】
物体受到一个始终跟速度方向垂直、大小不变的水平力作用，这个力将提供向心力，使物体做匀速圆周运动，此后物体的运动速度大小不变、方向变化，加速度的大小不变、方向变化，轨迹为圆。
故选D。
5．A
【详解】
空气对鹰的作用力有两个作用效果，其一：竖直方向的分力与鹰受到的重力平衡；其二：水平方向的分力提供向心力，使鹰可在水平面内做匀速圆周运动。对鹰的受力情况进行分析，如图所示。鹰受到重力mg、空气对鹰的作用力F，两力的合力为Fn，方向沿水平方向指向圆心。由题意可知，重力mg与Fn垂直，故
又
联立解得
，
故BCD错误，A正确。
故选A。
6．B
【详解】
物块A随圆盘一起做匀速圆周运动，受重力、支持力和指向圆心的静摩擦力，重力和支持力平衡，靠静摩擦力提供向心力，故B正确。
故选B。
7．A
【详解】
探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关，本实验采用的科学方法是控制变量法。
故选A。
8．A
【详解】
根据题意，皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，因而，标尺8上左边露出的等分格子多于右边，因而，根据向心力公式
A.若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大，故A正确；
B.若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越小，故B错误；
C.若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越小，故C错误；
D.若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越大，故D错误。
故选A。
9．A
【详解】
设三个小球的质量均为m，小车突然停止运动， C受到小车右侧壁的作用停止运动，则此时悬线张力与C的重力大小相等，即
A和B由于惯性，会向右摆动，将做圆周运动，根据牛顿第二定律可得此时悬挂A、B的悬线张力大小为
代入数据解得
故选A。
10．B
【详解】
A．向心力时刻指向圆心，与速度垂直，所以是一个变力，故A正确，不符合题意；
BD．向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是物体受力的合力，也可以是某一个力的分力，因此，在进行受力分析时，不能再分析向心力，故B错误，符合题意，D正确，不符合题意；
C．向心力时刻指向圆心，与速度垂直，所以向心力只改变速度方向，不改变速度大小，故C正确，不符合题意。
故选B。
11．B
【详解】
AB．两名学员绕同一点做圆周运动，则他们的角速度相等，两名学员离圆心的距离不相等，据v=rω，所以他们的线速度大小不相同，故A错误，B正确；
C．摩擦力的一部分分力提供汽车圆周运动所需向心力，摩擦力的另一部分分力与速度方向反向，所以摩擦力方向不与速度方向相反，故C错误；
D．学员质量未知，无法比较他们的受到汽车的作用力大小，故D错误。
故选B。
12．B
【详解】
物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体进行受力分析，如图所示
物体受重力G、向上的静摩擦力和指向圆心的弹力，其中重力G与静摩擦力平衡，弹力提供向心力，ACD错误，B正确。
故选B。
13．D
【详解】
依题意
t
A．可知该行人运动的线速度大小不变，故A错误；
BD．由微元法将行人沿螺旋线运动的每一小段视为圆周运动的一部分，轨道半径逐渐减小，其向心力
Fn＝m
向心力越来越大，线速度大小不变，在沿轨迹切线方向的分力为0，故所受合力即为向心力，也越来越大，故B错误，D正确；
C．运动的角速度ω＝越来越大，故C错误。
故选D。
14．D
【详解】
控制变量法探究向心力与质量的关系，需要控制半径和转动的角速度一定，长槽上A1挡板距左转轴的距离与短槽上B挡板距右转轴的距离相等，则球分别放在位置A1、B，转速比应该是1：1，即传动选1：1档位。
故选D。
15．B
【详解】
A．向心力是物体做圆周运动的原因，物体由于有向心力才做圆周运动，故A错误；
BD．因向心力始终垂直于线速度方向，所以它不改变线速度的大小，只改变线速度的方向，当合外力完全提供向心力时，物体就做匀速圆周运动，该合力大小不变，方向时刻改变，即向心力是变力，故B正确，D错误；
C．向心力是根据力的作用效果命名的，它可能是某种性质的力，也可能是某个力的分力或几个力的合力，受力分析时不能加入向心力，故C错误。
故选B。
16． 控制变量 角速度的平方 半径 质量
【详解】
略
【点睛】
17． 圆心 圆心 方向 半径 效果 某个力或者几个力的合力
【详解】
略
【点睛】
18． 错误 错误 正确 正确 错误 正确
【详解】
（1）[1]做匀速圆周运动的物体的向心力指向圆心，方向时刻变化，因此不是恒力，题目说法错误；
（2）[2]向心力是根据效果命名的，题目说法错误；
（3）[3]向心力可以由物体受到的某一个力提供，也可以是物体受到的合力提供，题目说法正确；
（4）[4]向心力指向圆心，其作用是改变物体的速度方向，题目说法正确；
（5）[5]变速圆周运动的向心力始终指向圆心，题目说法错误；
（6）[6]由数学知识可知一般曲线运动中弯曲程度不同的圆弧对应的圆弧半径也不同，题目说法正确。
19．(1)；；(2)
【详解】
(1)将小球从弹簧的原长位置由静止释放时，对小球进行受力分析，根据牛顿第二定律有
解得
小球下滑时，弹簧对小球的弹力增大，小球做加速度减小的加速运动，当加速度为零时小球的速度最大，有
解得
(2)当小球随杆一起转动时，小球做匀速圆周运动的半径
弹簧对小球的弹力
对小球进行受力分析，如图所示，在水平方向上有
在竖直方向上有
联立解得
20．（1）（2）；
【详解】
(1)B球只受弹簧弹力，设弹伸长，满足
则弹簧伸长量
A球受细线拉力和弹簧弹力F，做匀速圆周运动，满足
细线拉力
(2)细线烧断瞬间，
A球加速度
B球加速度
．
【名师点睛】
B球绕OO′做匀速圆周运动，靠弹簧的弹力提供向心力，求出弹簧的弹力，根据胡克定律即可得出弹簧的伸长量．A球在水平方向上受绳子的拉力和弹簧的弹力，两个力合力提供A球做圆周运动的向心力，从而求出绳子的拉力．绳子突然烧断的瞬间，绳子拉力立即消失，弹簧的弹力来不及发生变化，根据牛顿第二定律分别求出两球的合力，从而得出两球的加速度
21．（1）；（2），(n＝0,1,2，…)；（3），(n＝0,1,2，…)
【详解】
（1）以子弹为研究对象，在从A运动到B的过程中，由平抛运动的规律可得
L＝v0t
联立解得
（2）子弹从A运动到B所用的时间为
。
在此过程中，圆盘转过的角度为
θ＝2nπ＋φ(n＝0,1,2，…)
所以圆盘转动的角速度为
(n＝0,1,2，…)。
（3）橡皮泥的角速度与圆盘转动的角速度相等，所以橡皮泥的向心加速度为
(n＝0,1,2，…)。
22．（1）3mg；（2）；
【详解】
（1）球B运动到最高点时，设转动的角速度为ω，则
对A球
TA-mg=mω2L
对球B
TB+mg=mω22L
由题意可知
TA=TB
则可得
TB=3mg
（2）由牛顿第三定律得
TB’=TB=3mg
方向竖直向上
此时A球的速度大小为
此时B球的速度大小为
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一、单选题
1．如图所示，汽车在一水平公路上转弯时，汽车的运动可视为匀速圆周运动。下列关于汽车转弯时的说法正确的是（ ）
A．汽车处于平衡状态 B．汽车的向心力由重力和支持力提供
C．汽车的向心力由摩擦力提供 D．汽车的向心力由支持力提供
2．关于做匀速圆周运动的物体，下列说法中正确的是（ ）
A．相等的时间内通过的位移相等
B．物体所受合外力为零
C．角速度一定，半径越大周期越长
D．线速度一定，半径越大，角速度一定越小
3．关于向心力，下列说法正确的是（ ）
A．做圆周运动的物体所受的合力一定是向心力
B．向心力只改变线速度的方向，不改变速度的大小
C．物体除受其他的力外还要受到一个向心力的作用
D．做匀速圆周运动的物体所受向心力不变
4．一个物体在光滑水平面上做匀速直线运动，从某一时刻起该物体受到一个始终跟速度方向垂直、大小不变的水平力作用，此后物体的运动（ ）
A．速度的大小和方向均变化
B．加速度的大小和方向均变化
C．轨迹为抛物线
D．轨迹为圆
5．如图所示，质量为m的鹰，以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，空气对鹰作用力的大小等于( )
A．m B．m C．m D．mg
6．如图所示，小物块A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动。下列关于A的受力情况说法正确的是（ ）
A．受重力、支持力
B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力
C．受重力、支持力、与运动方向相反的摩擦力和向心力
D．受重力、支持力和与运动方向相反的摩擦力
7．用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。本实验采用的科学方法是（ ）
A．控制变量法 B．累积法 C．微元法 D．放大法
8．向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系怎样。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小球A和B的质量分别为mA和mB，做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验现象显示标尺8上左边露出的格子多于右边，则下列说法正确的是（ ）
A．若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大
B．若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越大
C．若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越大
D．若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越小
9．如图所示，完全相同的三个小球A、B、C均用长为的细绳悬于小车顶部，小车以的速度匀速向右运动，A、C两球与小车左、右侧壁接触，由于某种原因，小车的速度突然减为0，此时悬线张力之比为（重力加速度g取）（ ）
A．3∶3∶2 B．2∶3∶3 C．1∶1∶1 D．1∶2∶2
10．下列关于向心力的叙述中，不正确的是（ ）
A．向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力
B．做匀速圆周运动的物体，除了受到别的作用力外，还受到一个向心力的作用
C．向心力只改变物体线速度的方向，不改变物体线速度的大小
D．向心力可以由某个力来提供，也可以由某几个力的合力来提供，或者由某一个力的分力来提供
11．“S路”曲线行驶是我国驾驶证考试中的一个项目。某次考试过程中，有两名学员分别坐在驾驶座和副驾驶座上，并且始终与汽车保持相对静止，汽车在弯道上行驶时可视作圆周运动，行驶过程中未发生打滑。如图所示，当汽车在水平“S路”图示位置处减速行驶时（ ）
A．两名学员具有相同的线速度
B．两名学员具有相同的角速度
C．汽车受到的摩擦力与速度方向相反
D．在副驾驶上的学员受到汽车的作用力较大
12．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体，物体随筒一起转动，物体所需的向心力由下面哪个力来提供（ ）
A．重力 B．弹力 C．静摩擦力 D．滑动摩擦力
13．长沙市橘子洲湘江大桥桥东有一螺旋引桥，供行人上下桥。假设一行人沿螺旋线自外向内运动，如图所示。已知其走过的弧长s与时间t成正比。则关于该行人的运动，下列说法正确的是( )
A．行人运动的线速度越来越大
B．行人所受的合力大小不变
C．行人运动的角速度越来越小
D．行人所受的向心力越来越大
14．如图是向心力演示仪的示意图，匀速转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由长槽及短槽上的挡板6对小球的弹力提供，该力的大小通过挡板的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，因此标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。长槽上A1挡板距左转轴的距离与短槽上B挡板距右转轴的距离相等。A2挡板距左转轴的距离是A1挡板距左转轴距离的两倍。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动向心力大小的影响因素。两个塔轮为传动皮带提供了三个档位：转速比分别是1：1、1：2和1：3.现在要用控制变量法探究向心力与质量的关系，需要把质量比为1：2的两个球分别放在演示仪上合适的位置并选取适当的传动档位，下列正确的是（ ）
A．球分别放在位置A1、B，传动选1：3档位
B．球分别放在位置A1、A2，传动选1：1档位
C．球分别放在位置A1、A2，传动选1：2档位
D．球分别放在位置A1、B，传动选1：1档位
15．关于向心力的说法正确的是（ ）
A．物体由于做圆周运动而产生了向心力
B．向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小
C．对做匀速圆周运动的物体进行受力分析时，一定不要漏掉向心力
D．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的
二、填空题
16．（1）实验原理与操作
如图所示，利用力传感器测量重物做圆周运动的向心力，利用天平、刻度尺、光电传感器分别测量重物的质量m、做圆周运动的半径r及角速度ω。实验过程中，力传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示力的大小。光电传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示挡光杆挡光的时间，由挡光杆的宽度和挡光杆做圆周运动的半径，可得到重物做圆周运动的角速度。
实验时采用_____法，分别研究向心力与质量、半径、角速度的关系。
（2）实验数据的记录与分析
①设计数据记录表格，并将实验数据记录到表格中（表一、表二、表三）
i、m、r一定（表一）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
ω
ω2
ii、m、ω一定（表二）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
r
iii、r、ω一定（表三）
序号 1 2 3 4 5 6
Fn
m
②数据处理
分别作出Fn-ω、Fn-r、Fn-m的图像，若Fn-ω图像不是直线，可以作Fn-ω2图像。
（3）实验结论：
①在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
②在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
③在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与_____成正比。
17．向心力
（1）定义：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向_____，这个指向_____的力叫作向心力。
（2）作用：改变速度的_____。
（3）方向：始终沿着_____指向圆心。
（4）向心力是根据力的_____命名的，它是由_____提供。
18．判断题：
（1）做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力。( )
（2）向心力和重力、弹力一样，都是根据力的性质命名的。( )
（3）向心力可以是物体受到的某一个力，也可以是物体受到的合力。( )
（4）向心力的作用是改变物体的速度方向。( )
（5）变速圆周运动的向心力并不指向圆心。( )
（6）一般曲线运动中弯曲程度不同的圆弧对应的圆弧半径也不同。( )
三、解答题
19．如图所示，光滑杆长为L，B端固定一根劲度系数为k、原长为的轻弹簧，质量为m的小球套在光滑杆上并与弹簧的上端连接。为过B点的竖直轴，杆与水平面间的夹角始终为，重力加速度大小为g。
(1)杆保持静止状态，让小球从弹簧的原长位置由静止释放，求小球释放瞬间的加速度大小a及小球速度最大时弹簧的压缩量；
(2)当小球随杆一起绕轴匀速转动，弹簧伸长量为时，求小球匀速转动的角速度。
20．A、B两球质量分别为m1与m2，用一劲度系数为k 的弹簧相连，一长为l1的细线与A球相连，置于水平光滑桌面上，细线的另一端栓在竖直轴上，如图所示．当球A、B均以角速度ω绕OO'做匀速圆周运动时，弹簧长度为l2．
(1)此时弹簧伸长量多大？细线拉力多大？
(2)将细线突然烧断瞬间两球加速度各多大？
21．用图所示的装置可以测量弹簧枪发射子弹的速度。在一根水平轴MN上相隔L安装两个平行的薄圆盘，两圆盘可以绕水平轴MN一起匀速转动。弹簧枪紧贴左盘沿水平方向在水平轴MN的正上方射出一颗子弹，子弹穿过两个薄圆盘（穿过圆盘时速度不变），并在圆盘上留下两个小孔A和B（设子弹穿过B时还没有运动到转轴的下方）。若测得两个小孔距水平轴MN的距离分别为RA和RB，它们所在的半径按转动方向由B到A的夹角为φ（φ为锐角）。求：
（1）弹簧枪发射子弹的速度；
（2）圆盘绕MN轴匀速转动的角速度；
（3）若用一橡皮泥将A孔堵上，则橡皮泥的向心加速度的大小是多少？
22．如图所示，长为3L的轻杆可绕光滑水平转轴O转动，在杆两端分别固定质量均为m的A．B，球A距轴O的距离为L.现给系统一定能量，使杆和球在竖直平面内转动.当球B运动到最高点时，水平转轴O对杆的作用力恰好为零，忽略空气阻力，已知重力加速度为g，求：
（1）此时球B对轻杆的作用力；
（2）此时A．B两球的速度大小.
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．C
【详解】
A．汽车转弯时存在向心加速度，运动状态不断变化，所以不是处于平衡状态，故A错误；
BCD．汽车在水平面内做匀速圆周运动，重力和支持力都沿竖直方向，不可能提供向心力，所以提供向心力的一定是在水平方向的摩擦力，故BD错误，C正确。
故选C。
2．D
【详解】
A．做匀速圆周运动的物体，相等的时间内通过的弧长相等，对应的弦长相等，但不一定对应相同的弦，则相同时间内物体通过的位移大小相等，但是方向不一样相同，A错误；
B．物体所受合外力作为向心力，大小恒定，方向始终指向圆心，B错误；
C．由可知，角速度一定，周期一定，与半径无关，C错误；
D．由可知，线速度一定，半径越大，角速度一定越小，D正确。
故选D。
3．B
【详解】
A．非匀速圆周运动，合外力指向圆心的分量提供向心力，故A错误；
B．圆周运动的向心力的方向始终指向圆心，与速度方向垂直，只改变速度的方向，不改变速度的大小，故B正确；
C．向心力是做圆周运动需要的力，是效果力，受力分析时，不能说物体受到向心力作用，故C错误；
D．做匀速圆周运动物体，向心力大小不变，方向时刻改变，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】
物体受到一个始终跟速度方向垂直、大小不变的水平力作用，这个力将提供向心力，使物体做匀速圆周运动，此后物体的运动速度大小不变、方向变化，加速度的大小不变、方向变化，轨迹为圆。
故选D。
5．A
【详解】
空气对鹰的作用力有两个作用效果，其一：竖直方向的分力与鹰受到的重力平衡；其二：水平方向的分力提供向心力，使鹰可在水平面内做匀速圆周运动。对鹰的受力情况进行分析，如图所示。鹰受到重力mg、空气对鹰的作用力F，两力的合力为Fn，方向沿水平方向指向圆心。由题意可知，重力mg与Fn垂直，故
又
联立解得
，
故BCD错误，A正确。
故选A。
6．B
【详解】
物块A随圆盘一起做匀速圆周运动，受重力、支持力和指向圆心的静摩擦力，重力和支持力平衡，靠静摩擦力提供向心力，故B正确。
故选B。
7．A
【详解】
探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关，本实验采用的科学方法是控制变量法。
故选A。
8．A
【详解】
根据题意，皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，因而，标尺8上左边露出的等分格子多于右边，因而，根据向心力公式
A.若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和角速度相同时，半径越大向心力越大，故A正确；
B.若rA>rB，mA=mB，说明物体的质量和线速度相同时，半径越大向心力越小，故B错误；
C.若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和线速度相同时，质量越小向心力越小，故C错误；
D.若rA=rB，mA≠mB，说明物体运动的半径和角速度相同时，质量越大向心力越大，故D错误。
故选A。
9．A
【详解】
设三个小球的质量均为m，小车突然停止运动， C受到小车右侧壁的作用停止运动，则此时悬线张力与C的重力大小相等，即
A和B由于惯性，会向右摆动，将做圆周运动，根据牛顿第二定律可得此时悬挂A、B的悬线张力大小为
代入数据解得
故选A。
10．B
【详解】
A．向心力时刻指向圆心，与速度垂直，所以是一个变力，故A正确，不符合题意；
BD．向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是物体受力的合力，也可以是某一个力的分力，因此，在进行受力分析时，不能再分析向心力，故B错误，符合题意，D正确，不符合题意；
C．向心力时刻指向圆心，与速度垂直，所以向心力只改变速度方向，不改变速度大小，故C正确，不符合题意。
故选B。
11．B
【详解】
AB．两名学员绕同一点做圆周运动，则他们的角速度相等，两名学员离圆心的距离不相等，据v=rω，所以他们的线速度大小不相同，故A错误，B正确；
C．摩擦力的一部分分力提供汽车圆周运动所需向心力，摩擦力的另一部分分力与速度方向反向，所以摩擦力方向不与速度方向相反，故C错误；
D．学员质量未知，无法比较他们的受到汽车的作用力大小，故D错误。
故选B。
12．B
【详解】
物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体进行受力分析，如图所示
物体受重力G、向上的静摩擦力和指向圆心的弹力，其中重力G与静摩擦力平衡，弹力提供向心力，ACD错误，B正确。
故选B。
13．D
【详解】
依题意
t
A．可知该行人运动的线速度大小不变，故A错误；
BD．由微元法将行人沿螺旋线运动的每一小段视为圆周运动的一部分，轨道半径逐渐减小，其向心力
Fn＝m
向心力越来越大，线速度大小不变，在沿轨迹切线方向的分力为0，故所受合力即为向心力，也越来越大，故B错误，D正确；
C．运动的角速度ω＝越来越大，故C错误。
故选D。
14．D
【详解】
控制变量法探究向心力与质量的关系，需要控制半径和转动的角速度一定，长槽上A1挡板距左转轴的距离与短槽上B挡板距右转轴的距离相等，则球分别放在位置A1、B，转速比应该是1：1，即传动选1：1档位。
故选D。
15．B
【详解】
A．向心力是物体做圆周运动的原因，物体由于有向心力才做圆周运动，故A错误；
BD．因向心力始终垂直于线速度方向，所以它不改变线速度的大小，只改变线速度的方向，当合外力完全提供向心力时，物体就做匀速圆周运动，该合力大小不变，方向时刻改变，即向心力是变力，故B正确，D错误；
C．向心力是根据力的作用效果命名的，它可能是某种性质的力，也可能是某个力的分力或几个力的合力，受力分析时不能加入向心力，故C错误。
故选B。
16． 控制变量 角速度的平方 半径 质量
【详解】
略
【点睛】
17． 圆心 圆心 方向 半径 效果 某个力或者几个力的合力
【详解】
略
【点睛】
18． 错误 错误 正确 正确 错误 正确
【详解】
（1）[1]做匀速圆周运动的物体的向心力指向圆心，方向时刻变化，因此不是恒力，题目说法错误；
（2）[2]向心力是根据效果命名的，题目说法错误；
（3）[3]向心力可以由物体受到的某一个力提供，也可以是物体受到的合力提供，题目说法正确；
（4）[4]向心力指向圆心，其作用是改变物体的速度方向，题目说法正确；
（5）[5]变速圆周运动的向心力始终指向圆心，题目说法错误；
（6）[6]由数学知识可知一般曲线运动中弯曲程度不同的圆弧对应的圆弧半径也不同，题目说法正确。
19．(1)；；(2)
【详解】
(1)将小球从弹簧的原长位置由静止释放时，对小球进行受力分析，根据牛顿第二定律有
解得
小球下滑时，弹簧对小球的弹力增大，小球做加速度减小的加速运动，当加速度为零时小球的速度最大，有
解得
(2)当小球随杆一起转动时，小球做匀速圆周运动的半径
弹簧对小球的弹力
对小球进行受力分析，如图所示，在水平方向上有
在竖直方向上有
联立解得
20．（1）（2）；
【详解】
(1)B球只受弹簧弹力，设弹伸长，满足
则弹簧伸长量
A球受细线拉力和弹簧弹力F，做匀速圆周运动，满足
细线拉力
(2)细线烧断瞬间，
A球加速度
B球加速度
．
【名师点睛】
B球绕OO′做匀速圆周运动，靠弹簧的弹力提供向心力，求出弹簧的弹力，根据胡克定律即可得出弹簧的伸长量．A球在水平方向上受绳子的拉力和弹簧的弹力，两个力合力提供A球做圆周运动的向心力，从而求出绳子的拉力．绳子突然烧断的瞬间，绳子拉力立即消失，弹簧的弹力来不及发生变化，根据牛顿第二定律分别求出两球的合力，从而得出两球的加速度
21．（1）；（2），(n＝0,1,2，…)；（3），(n＝0,1,2，…)
【详解】
（1）以子弹为研究对象，在从A运动到B的过程中，由平抛运动的规律可得
L＝v0t
联立解得
（2）子弹从A运动到B所用的时间为
。
在此过程中，圆盘转过的角度为
θ＝2nπ＋φ(n＝0,1,2，…)
所以圆盘转动的角速度为
(n＝0,1,2，…)。
（3）橡皮泥的角速度与圆盘转动的角速度相等，所以橡皮泥的向心加速度为
(n＝0,1,2，…)。
22．（1）3mg；（2）；
【详解】
（1）球B运动到最高点时，设转动的角速度为ω，则
对A球
TA-mg=mω2L
对球B
TB+mg=mω22L
由题意可知
TA=TB
则可得
TB=3mg
（2）由牛顿第三定律得
TB’=TB=3mg
方向竖直向上
此时A球的速度大小为
此时B球的速度大小为
答案第1页，共2页
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