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．假设地球吸引月球的万有引力突然消失，则月球将（　　）
A．落到地球表面 B．沿月亮轨道的切线方向飞出
C．静止在地球上空某一点不动 D．沿地球和月亮的连线远离地球飞出
2．如图所示，下列有关生活中圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　）
A．图1中汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于超重状态
B．图2中旋转秋千装置中，等长绳索对质量相等座椅A、B的拉力相等
C．图3中在铁路的转弯处，设计为外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力帮助火车转弯
D．图4中脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
3．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
4．下列现象中，利用离心运动的是（　　）
A．修筑铁路时，转弯时的外轨应高于内轨 B．汽车转弯时，速度不能太大
C．洗衣机脱水时，脱水转速不能太小 D．转速很高的砂轮，半径不能太大
5．雨天在野外骑车时，在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”。如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就被甩下来，如图所示，图中 a、b、c、d 为后轮轮 胎边缘上的四个特殊位置，则（　　）
A．泥巴在图中 a、c 位置的向心加速度大于 b、d 位 置的向心加速度
B．泥巴在图中的 b、d 位置时最容易被甩下来
C．泥巴在图中的 c 位置时最容易被甩下来
D．泥巴在图中的 a 位置时最容易被甩下来
6．如图所示为家用洗衣机的脱水桶，当它高速旋转时，能把衣物甩干。根据我们所学的知识，下列叙述正确的是（　　）
A．脱水桶高速旋转时，水受到与运动方向一致的合外力作用而飞离衣物
B．脱水桶高速旋转时，衣物上的水受到的合外力不足以提供向心力，所以水滴做离心运动，通过小孔飞离脱水桶
C．经过脱水流程后，打开洗衣机，发现衣物集中堆放在桶的中央
D．脱水桶高速运转时，衣物上的水受到离心力作用
7．平昌冬奥会中武大靖短道500米破世界纪录夺冠，创造了中国男队新历史。如图所示，在过弯时刻，下列说法正确的是（　 　）
A．运动员处于平衡状态
B．冰面对运动员作用力竖直向上
C．冰面对运动员的支持力和重力是一对作用力和反作用力
D．若增大速度，运动员可能做离心运动
8．针对以下四幅图，下列说法正确的是 （　　）
A．图甲中，蹲在体重计上的人突然站起的瞬间指针示数会大于人的体重
B．图乙中，对各类汽车都有限速是因为汽车的速度越大惯性就越大
C．图丙中，滑冰运动员正通过圆弧弯道处，若此时冰面摩擦力突然消失，则他们将在冰面上沿着轨迹半径方向“离心”而去
D．图丁中，嫦娥五号返回时打开降落伞后伞绳对返回器的作用力大于返回器对伞绳的作用力
9．关于下列四幅图中物体的运动描述正确的是（　　）
A．图甲中，通过拱形桥最高点的汽车，对桥的压力大于汽车自身重力
B．图乙中，做圆锥摆运动的物体，受重力、绳的拉力和向心力作用
C．图丙中，火车以任意速度转弯时，铁轨对火车轮缘均不会产生侧向的作用力
D．图丁中，洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在物体上的水甩掉
10．离心现象在生活中很常见，比如市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，车辆将转弯，请拉好扶手”。这样做可以（　　）
A．使乘客避免车辆转弯时可能向前倾倒发生危险
B．使乘客避免车辆转弯时可能向后倾倒发生危险
C．使乘客避免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒发生危险
D．使乘客避免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒发生危险
11．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
12．如图所示，游乐场里甲、乙两个小朋友手拉手沿半径方向站在水平转盘上，两个小朋友质量相等，它们与转盘间的动摩擦因数相同，当转盘转动到两个小朋友均恰好未发生滑动时，他们松开手，之后两个小朋友的运动情况是（　　）
A．两个小朋友仍随转盘一起做圆周运动，不发生滑动
B．两个小朋友均沿半径方向滑动，离转盘圆心越来越远
C．小朋友甲发生滑动，离转盘圆心越来越近，小朋友乙不滑动
D．小朋友乙发生滑动，离转盘圆心越来越远，小朋友甲不滑动
13．质量为M的物体用细线通过光滑水平平板中央的光滑小孔与质量为、的物体相连，如图所示，M做匀速圆周运动的半径为，线速度为，角速度为，若将和之间的细线剪断，M仍将做匀速圆周运动，其稳定后的运动的半径为，线速度为，角速度为，以下各量关系正确的是（　　）
A．， B．，
C．， D．，
14．下列说法正确的是（　　）
A．做匀速圆周运动的物体所受的合外力大小不变
B．物体做离心运动是因为受到所谓离心力的作用
C．匀速圆周运动是匀变速曲线运动
D．匀速圆周运动的加速度恒定
15．如图所示一个小球在力F作用下以速度v做匀速圆周运动，若从某时刻起小球的运动情况发生了变化，对于引起小球沿a、b、c三种轨迹运动的原因说法正确的是（　　）
A．沿a轨迹运动，可能是F减小了一些
B．沿b轨迹运动，一定是v减小了
C．沿c轨迹运动，可能是v减小了
D．沿b轨迹运动，一定是F减小了
二、填空题
16．物体m放在水平传送带上，A为终端皮带轮，半径为r，则当A轮角速度至少为___________时，m离开传送带时做平抛运动。
17．制作“棉花”糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁．内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做 ______ 运动，由于惯性从内筒壁的小孔沿 ______ 飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花．
18．如图，用一根结实的细绳，一端拴一个小物体。在光滑桌面上抡动细绳，使小物体做圆周运动，体验手对做圆周运动的物体的拉力。
(1)拉力的方向是___________
A．沿绳指向圆心
B．垂直于绳指向速度方向
C．沿手臂方向指向上方
(2)增大旋转的速度，拉力将___________（填“变小”、“变大”或“不变”）。
(3)松手后，小物体将沿___________（填“半径远离圆心”、“切线”或“半径靠近圆心”）方向运动。
19．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。
三、解答题
20．一把打开的雨伞半径为r，伞边缘距水平地面的距离为h。当该雨伞绕伞柄以角速度ω水平旋转时，雨点自边缘甩出下落，在地面上形成一个大圆圈。已知重力加速度为g。试求这个大圆圈的半径。
21．如图所示，用绳子拴着小球转动。如果使小球越转越快，必须用越来越大的力拉住绳子，同时绳子也越来越接近水平。分析一下，绳子可能被拉至水平吗
22．如图所示，长为l=0.75 m的轻绳一端固定，另一端系有质量为m=0.25 kg的小物块，在竖直平面内做圆周运动，当运动到最低点时，绳突然断掉，恰好落在传动带左端，落至传送带后物块速度瞬间变为0，同时传送带开始以v0=4 m/s向右传动，物块最后从右端水平飞出时恰能与传送带共速。已知此时离传送带高度为h=1.25 m，水平距离为s=1.5 m（如图），物块与传送带动摩擦因数为，传送轮半径R=0.4 m，重力加速度为g=10 m/s2，忽略空气阻力。
（1）求绳断时球的速度大小v和轻绳能承受的最大拉力多大？
（2）求传送带长度L。
23．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）
24．长为L的轻绳，其一端固定于O点，另一端连有质量为m的小球，它绕O点在竖直平面内做圆周运动．求：
（1）小球刚好到达最高点时的速度；
（2）小球到达最高点速度为2时绳受到的拉力．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
做圆周运动的物体如果吸引力突然消失，物体的运动状态将不再发生变化，即要保持力刚消失时的速度大小和方向。即沿引力消失瞬间的切线方向飞出，做匀速直线运动。
故选B。
2．A
【详解】
A. 图1中汽车通过凹形桥的最低点时，汽车的加速度向上，处于超重状态，A正确；
B. 图2中旋转秋千装置中，等长绳索对质量相等座椅A、B的拉力不相等，根据 ，B的圆周运动半径大，绳索的拉力大，B错误；
C. 图3中在铁路的转弯处，设计为外轨比内轨高，目的是在火车转弯时减小轮缘与外轨的侧压力，C错误；
D. 图4中脱水桶的脱水原理是水滴受到的合力不足时，水滴做离心运动，沿切线方向甩出，水滴根本不受离心力的作用，D错误。
故选A。
3．A
【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。
4．C
【详解】
A．在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨，是为了减小车轮对外轨的挤压，防止出现离心现象，A错误；
B．因为
所以速度越快所需的向心力就越大，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，B错误；
C．洗衣机脱水工作就是应用了水的离心运动，所以脱水转速不能太小，C正确；
D．因为
所以转速很高的砂轮所需的向心力就大，转速很高的砂轮半径做得太大，就会出现砂轮承受不了巨大的力而断裂，出现离心运动。所以砂轮要做的小一些，这是防止离心现象，D错误。
故选C。
5．C
【详解】
A．a、b、c、d共轴转动，角速度相等，半径也相等，根据公式
分析知它们的向心加速度大小都相等，A错误；
BCD．泥块做圆周运动，合力提供向心力，根据
知：泥块在车轮上每一个位置的向心力相等，最低点，重力向下，附着力向上，向心力等于附着力减去重力；最高点，重力向下，附着力向下，向心力为重力加上附着力；在线速度竖直向上或向下时，向心力等于附着力；所以在最低点c处附着力最大最容易飞出去， BD错误C正确。
故选C。
6．B
【详解】
AB．水滴的附着力是一定的，根据
Fn＝ma＝mω2R
可知ω增大会使所需的向心力Fn增大，而转筒有洞，不能提供足够大的向心力，水滴就会被甩出去，故B正确，A错误；
C．脱水桶高速旋转时，衣物有沿着筒壁切线飞出的趋势，故被“甩”至筒壁，因此经过脱水流程后，打开洗衣机，发现衣物主要集中在桶壁附近，故C错误；
D．水发生离心现象是由于受到的指向圆心的力小于需要的向心力，不能说水受到离心力的作用，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】
A．运动在过弯，必定由向心加速度，所以运动员不是平衡状态，故A错误；
B．冰面给运动员的作用力为支持力和摩擦力的合力，斜向上，故B错误；
C．冰面对运动员的支持力和重力是一对平衡力，故C错误；
D．运动员进入弯道，若速度过大，摩擦力不足以提供向心力，他就会做离心运动，故D正确。
故选D。
8．A
【详解】
A．蹲在体重计上的人突然站起的瞬间，人加速上升，处于超重状态。所以指针示数会大于人的体重。A正确；
B．对各类汽车都有限速是因为汽车的质量越大惯性就越大。B错误；
C．滑冰运动员正通过圆弧弯道处，若此时冰面摩擦力突然消失，则他们将沿着速度方向而去。C错误；
D．嫦娥五号返回时打开降落伞后伞绳对返回器的作用力等于返回器对伞绳的作用力，二者是作用力和反作用力的关系。D错误。
故选A。
9．D
【详解】
A．图甲中，通过拱形桥最高点的汽车，加速度向下，则汽车处于失重状态，则对桥的压力小于汽车自身重力，故A错误；
B．图乙中，做圆锥摆运动的物体，物体仅受重力、绳的拉力，两者的合力提供向心力，故B错误；
C．图丙中，火车以理想速度转弯时铁轨和火车轮缘才不会产生侧向的作用力，故C错误；
D．图丁中，洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在物体上的水甩掉，故D正确；
故选D。
10．D
【详解】
车辆转弯时，如果乘客不能拉好扶手，乘客将做离心运动，向外侧倾倒发生危险。
故选D。
11．D
【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。
12．D
【详解】
当转盘转动到两个小朋友均恰好未发生滑动时，他们松开手，小朋友乙受到的摩擦力不足以提供向心力，故做离心运动，小朋友甲受到的摩擦力减小，继续做圆周运动，D正确，ABC错误。
故选D。
13．B
【详解】
小球在细线的拉力作用下，在光滑水平面上做匀速圆周运动。根据平衡条件可知砝码的重力等于M圆周运动所需要的向心力。若将和之间的细线剪断，此时M所需要的向心力大于砝码的重力，从而做离心运动，导致半径变大。当再次出现砝码的重力与向心力相等时，小球又做匀速圆周运动。故有：。由于在M的半径增大的过程中，细线的拉力对M做负功，则M的速率减小，故有。由
知：F减小，r增大，则减小，即有：。
故选B。
14．A
【详解】
A．做匀速圆周运动的物体所受的合外力大小不变，方向改变，A正确；
B．物体做离心运动是因为所受合力小于做圆周运动需要的向心力，B错误；
CD．匀速圆周运动的加速度方向改变，则加速度改变，不是匀变速曲线运动，CD错误。
故选A。
15．C
【详解】
小球原来做匀速圆周运动，则
A．沿a轨迹运动，即小球沿切线飞出，则F变为了零，选项A错误；
BD．沿b轨迹运动，小球做离心运动，则
则可能是力F减小了，或者是v变大了，选项BD错误；
C．沿c轨迹运动，小球做向心运动，则
可能是力F增大了，或者是v减小了，选项C正确；
故选C。
16．
【详解】
若m离开传送带时恰好做平抛运动，则m到达终端时，对轮A的压力为零，则
解得
17． 离心； 切线方向
【详解】
制作“棉花”糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁．内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，由于惯性从内筒壁的小孔沿切线方向飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花．
18． A 变大 切线
【详解】
(1)[1]拉力提供向心力，所以拉力的方向是沿绳指向圆心。
故选A。
(2)[2]由向心力公式 ，拉力提供向心力，所以增大旋转的速度，向心力增大，拉力将变大。
(3)[3]圆周运动的速度方向总沿轨迹切线方向，所以松手后，小物体合外力为0，小物体将沿切线方向做匀速直线运动。
19． 离心现象 小于
【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。
20．
【详解】
伞做圆周运动，边缘处的线速度大小
即雨点甩出时的初速度为v，雨点甩出后做平抛运动，设运动时间为t，则有
水平方向上雨点的射程为
根据几何关系，得地面上形成大圆圈的半径为
21．不可能
【详解】
对小球受力分析可知，小球受重力和拉力作用，当小球做匀速圆周运动时，合力指向圆心，所以竖直方向合力为零，拉力的竖直分量和重力相平衡，因此绳子不可能被拉至水平。
22．（1）v=3 m/s，F=5.5 N；（2）L=4 m
【详解】
（1）设绳断后小物块做平抛运动的时间为t，竖直方向上
水平方向上
联立并代入数据解得v=3m/s；根据牛顿第二定律
代入数据解得F=5.5 N
（2）根据牛顿第二定律可得物块的加速度为
根据题意可知物块一直匀加速到达右端，根据速度位移公式
代入数据解得L=4 m。
23．(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。
【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。
24．(1)；(2)3mg
【详解】
(1) 小球刚好到达最高点时，重力等于向心力，则有：
解得：；
(2) 小球到达最高点速度为时，合外力提供向心力，则有：
解得：T=3mg．
答案第1页，共2页
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