3.3离心现象（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．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
2．在冬奥会项目中，运动员绕周长仅为111米的短道竞赛。运动员比赛过程中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。图中圆弧虚线代表弯道，即正常运动路线，为运动员在O点时的速度方向（研究时可将运动员看成质点），，把运动员的前方分成Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三个区域，下列论述正确的是（　　）
A．发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心
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．运动员若在O点发生侧滑，则滑向Ⅱ区城
D．运动员若在O点发生侧滑，则滑向Ⅲ区域
3．下列现象中，与离心现象无关的是（　　）
A．旋转雨伞上的水滴，水滴飞出
B．用洗衣机脱去湿衣服中的水
C．人走路时不小心被石头绊了一下，身体向前倾倒
D．运动员将链球旋转起来后掷出
4．下列关于离心运动的叙述中不正确的是（　　）
A．离心运动是由于合力不足以提供向心力而引起的
B．离心运动的轨迹一定是直线
C．洗衣机的脱水筒是利用离心运动把湿衣服甩干的
D．汽车转弯时速度过大，会因离心运动造成交通事故
5．下列情景描述不符合物理实际的是（　　）
A．汽车通过拱形桥最高点时对桥面的压力小于汽车重力
B．火车轨道在弯道处设计成外轨高内轨低，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供
C．在绕地球做匀速圆周运动的航天器中的物体处于完全失重状态，悬浮在航天器内的液滴处于平衡状态
D．离心运动是可以利用的，洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣物上的水分甩掉
6．假设一质量为的汽车以恒定速度 通过半径为R的圆弧拱形路面，关于汽车的受力情况，下列说法正确的是（　　）
A．小车在最高点时，对拱形路面的压力大小 B．假设汽车对路面的压力为0N，
C．当汽车质量变为2m时，对拱形路面的压力大小 D．假设小车速度减小，将做离心运动
7．下列说法正确的是（　　）
A．曲线运动可以是匀变速运动
B．合运动速度方向与合运动位移方向相同
C．做斜抛运动的物体抛出后一秒内速度的改变量要比落地前一秒内的小
D．汽车在水平路面转弯因速度过快导致飞出马路是因为受到指向马路外的离心力作用
8．下列现象中，与离心现象无关的是（　　）
A．用洗衣机脱去湿衣服中的水 B．旋转雨伞上的水滴
C．汽车紧急刹车时，乘客身体向前倾斜 D．在公路弯道车辆不允许超过规定速度
9．如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法错误的是（　　）
A．汽车通过凹形桥的最低点时，汽车对桥的压力大于汽车的重力
B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是让火车以设计速度行驶时，轮缘与轨道间无挤压
C．杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时处于失重状态
D．脱水桶的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
10．如图将红、绿两种颜色石子放在水平圆盘上，围绕圆盘中心摆成半径不同的两个同心圆圈。圆盘在电机带动下由静止开始转动，角速度缓慢增加。每个石子的质量都相同，（石子与圆盘间的动摩擦因数均相同。则下列判断正确的是（　　）
A．红石子先被甩出
B．红、绿两种石子同时被甩
C．石子被甩出的轨迹一定是沿着切线的直线
D．在没有石子被甩出前，红石子所受摩擦力小于绿石子的
11．关于离心运动，下列说法中正确的是（　　）
A．物体一直不受外力作用时，可能做离心运动
B．做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时做离心运动
C．做匀速圆周运动的物体，只要受离心力作用便做离心运动
D．做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或数值变小时将做离心运动
12．如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下作匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法正确的是（　　）
A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pb作离心运动
B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa作离心运动
C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb作近心运动
D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb作离心运动
13．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
14．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
15．下列实例中和离心现象有关的是（　　）
A．汽车开进泥坑里轮胎打滑 B．高速行驶的汽车很难停下来
C．汽车突然刹车时乘客向前倾倒 D．洗衣机脱水桶高速转动使衣服脱水
二、填空题
16．海尔全自动洗衣机技术参数如下表，估算脱水桶正常工作时衣服所具有的向心加速度a＝__________m/s2，是重力加速度g的__________倍，脱水桶能使衣服脱水是物理中的__________现象。（g＝10m/s2 ）海尔波轮洗衣机主要技术参数
电源：220V，50Hz ；
脱水方式：离心式；
洗涤功率：330W ；
脱水功率：280W ；
洗涤转速：40转/分；
脱水转速：900转/分 尺寸(长×宽×高)mm 500×530×900 ；
内桶(直径×深度)mm400×680。
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．海尔全自动洗衣机技术参数如下表，估算脱水桶正常工作时衣服所具有的向心加速度______，脱水桶能使衣服脱水是物理中的______现象．
海尔波轮洗衣机主要技术参数
电源：220V50Hz 脱水方式：离心式
洗涤功率：330W 脱水功率：280W 洗涤转速：40转分 脱水转速：900转分
尺寸长宽高 内桶直径深度
19．如图所示，质量为的汽车在水平公路上行驶，当汽车经过半径为40m的弯路时，车速为20m/s。此时汽车转弯所需的向心力大小为_______N。若轮胎与路面间的最大静摩擦力为，请你判断这辆车在这个弯道处会不会发生侧滑_______（填“会”或“不会”）。
三、解答题
20．如图所示，有一质量为m的小球P与穿过光滑水平板中央小孔O的轻绳相连，用力拉着绳子另一端，使小球P在水平板内绕O点做直径为d、角速度为ω的匀速圆周运动。某时刻将绳子从这个状态迅速放松，后又绷直，使小球P绕O点做直径为D（）的匀速圆周运动，则：
(1)从绳子放松到拉直这段过程经历了多长时间？
(2)后一次小球做匀速圆周运动时绳上拉力为多大？
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．汽车的轮胎磨面都有一块挡泥板，当下雨天，汽车在调路中行驶时，离地面的一定高度的挡泥板上布满了泥土，这是什么原因？
23．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。
24．如图所示，一质量为m的小物体，放在半径为R的光滑半球上，初始时它们相对静止，然后半球面以加速度向右匀加速运动，小物体从最高点滑下，求物体离开球面时离地面的高度h。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．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。
2．C
【详解】
AB．发生侧滑是因为运动员所受合力小于运动员所需的向心力，故AB错误；
CD．因为运动员所受合力小于所需向心力，所以运动员做离心运动，将向圆弧的外侧滑动，但其合力由于仍指向弯道内侧，则向圆弧一侧略有偏转，故滑动方向在Ⅱ区域，故C正确，D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．旋转伞柄，伞边缘的水滴被甩出时，由于伞的速度快，需要的向心力大，水滴往外甩，这是离心运动属于离心现象，故A错；
B．脱水桶高速转动时，需要的向心力的大小大于了水和衣服之间的附着力，水做离心运动被从衣服.上甩掉，属于离心现象，故B错；
C．公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒，这是由于惯性，不是离心现象，故C对；
D．链球原来做的是圆周运动，当松手之后，由于失去了向心力的作用链球做离心运动，所以投掷链球属于离心现象，故D错。
故选C。
4．B
【详解】
A．离心运动是由于沿半径方向的合力完全消失或不足以提供向心力而引起的，故A正确，不符合题意；
B．合力消失时，物体的离心运动是匀速直线运动，合力不为零但不足以提供向心力时，运动轨迹时曲线，故B错误，符合题意；
C．洗衣机的脱水筒高速转动时，水受到的附着力不足以提供向心力，水做离心运动，所以脱水筒是利用离心运动把湿衣服甩干的，故C正确，不符合题意；
D．汽车转弯时速度过大，最大静摩擦力不足以提供向心力，汽车做离心运动，会因离心运动造成交通事故，故D正确，不符合题意。
故选B。
5．C
【详解】
A．在拱桥最高点，汽车的重力和支持力的合力提供向心力，所以支持力小于重力。A正确，不符合题意；
B．火车轨道在弯道处设计成外轨高内轨低，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供，避免火车侧向挤压轨道，造成脱轨事故。B正确，不符合题意；
C．悬浮在航天器内的液滴处于完全失重状态，其重力提供向心力。C错误，符合题意；
D．离心运动是可以利用的，洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣物上的水分甩掉。D正确，不符合题意。
故选C。
6．B
【详解】
A．汽车通过拱形路面时，竖直方向的合力提供汽车做圆周运动的向心力，则有
解得
由牛顿第三定律知，拱形路面的压力大小与汽车所受支持力大小相等。故A错误；
B．汽车对路面的压力为0N时
解得
故B正确；
C．由对A项的分析知，汽车质量变为2m时，对拱形路面的压力大小为
故C错误；
D．做圆周运动的物体，在受到指向圆心的合外力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。由对B选项的分析知，只有当汽车的速度
时，才做离心运动。故D错误。
故选B。
7．A
【详解】
A．曲线运动可以是匀变速运动，例如平抛运动，选项A正确；
B．物体做曲线运动时，合运动速度方向与合运动位移方向不相同，选项B错误；
C．做斜抛运动的物体速度的变化量为
v=gt
则抛出后一秒内速度的改变量等于落地前一秒内的小速度变化量，选项C错误；
D．汽车在水平路面转弯因速度过快导致飞出马路是因为马路给汽车的摩擦力小于汽车所需要的向心力，选项D错误。
故选A。
8．C
【详解】
A．用洗衣机脱去湿衣服中的水，是利用离心现象，选项A错误；
B．旋转雨伞上的水滴，是利用离心现象，选项B错误；
C．汽车紧急刹车时，乘客身体向前倾斜，是惯性现象，选项C正确；
D．在公路弯道车辆不允许超过规定速度，是防止出现离心现象发生危险，选项D错误。
故选C。
9．D
【详解】
A．汽车通过凹形桥最低点时，具有向上的加速度向心加速度，处于超重状态，故对桥的压力大于重力，故A正确，不符合题意；
B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，恰好由重力和支持力的合力完全提供向心力，此时轮缘与轨道间无挤压，故B正确，不符合题意；
C．水流星在最高点时合外力竖直向下，加速度竖直向下，处于失重状态，故C正确，不符合题意；
D．离心力与向心力并非物体实际受力，脱水桶的原理是衣服对水的吸附力小于水做圆周运动所需要的向心力，因此产生离心现象，故D错误，符合题意。
故选D。
10．D
【详解】
ABD．由受力分析可知，由静摩擦力提供向心力，由牛顿第二定律可知
知当角速度增大时，静摩擦力也增大，由于绿石子的半径大于红石子的半径，绿石子的的静摩擦力大于红石子的静摩擦力，且绿石子的静摩擦力先达到最大值，所以绿石子先被甩出，故AB错误，D正确；
C．被甩出时做离心运动，轨迹为曲线，故C错误。
故选D。
11．D
【详解】
A．物体一直不受外力作用时，可能做自由落体运动或抛体运动，不是离心运动，A错误；
B．做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时，合力大于所需向心力，做向心运动，B错误；
CD．做匀速圆周运动的物体，只有当外界提供的向心力突然消失或数值变小时才会做离心运动，C错误，D正确。
故选D。
12．D
【详解】
在水平面上，细绳的拉力提供m所需的向心力，当拉力消失，物体受力合为零，将沿切线方向沿轨迹Pa做匀速直线运动；当拉力减小时，将沿pb轨道做离心运动；当拉力突然变大，小球将沿轨迹Pc运动；故D正确ABC错误。
故选D。
13．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。
14．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。
15．D
【详解】
A．汽车开进泥坑里轮胎打滑，是因为摩擦力不足，与离心现象无关，故A错误；
BC．高速行驶的汽车很难停下来和汽车突然刹车时乘客向前倾倒都是由于惯性造成的，与离心现象无关，故BC错误；
D．洗衣机脱水桶高速转动使衣服脱水，是由于离心现象造成的，故D正确。
故选D。
16． 1774.7 177.47 离心
【详解】
[1]由表中数据知
脱水桶转速
则角速度
脱水桶工作时衣服紧靠脱水桶壁与脱水桶一起做匀速圆周运动，向心加速度为
[2]所以与重力加速度g的倍数为
[3]脱水桶能使衣服脱水是离心现象。
考点：圆周运动、离心现象。
17． 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。
18． 1775 离心
【详解】
脱水桶的转速n=900r/min=15r/s，可知周期，向心加速度．
脱水桶能使衣服脱水是物理中的离心现象．
19． 会
【详解】
[1]由向心力公式
[2]最大静摩擦力小于汽车所需向心力，会发生侧滑。
20．(1) ；(2)
【详解】
(1)绳子放开后，球沿切线方向飞出，做匀速直线运动，如图
由几何关系，位移为
小球做匀速直线运动的速度v=rω，可知从绳子放松到拉直这段过程经历的时间
(2)小球沿圆弧切线方向飞出后，到达另一轨道时，绳子突然张紧，将速度沿切线方向和半径方向正交分解，沿半径方向的分速度突然减为零，以切线方向的分速度绕此轨道匀速圆周运动，如图
由几何关系得到
根据牛顿第二定律得
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．见解析
【详解】
汽车的轮胎有凸凹相间的花纹，当汽车在泥泞的泥土中行驶时，带水的泥土黏在轮胎的花纹中，由于车轮转动的速度收大，泥土在轮胎的花放中黏不住，离开轮胎时由泥土由于惯性而具有分离前轮胎的速度，泥土基本上是沿直线而到达挡泥板，过程如图所示。
23．甲先滑动
【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。
24．0.81R
【详解】
以半球面为参考系（非惯性参考系），物体恰好要脱离半球面时，受重力和惯性力作用
如图所示。由牛顿第二定律得
在下滑过程中，由动能定理得
由几何关系得
，
联立解得
，。（舍去）
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