人教版高中物理必修二6.2向心力 同步练习提高卷-试卷（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理必修二6.2向心力 同步练习提高卷-试卷（word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 502.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-04-13 21:44:54 | ||
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文档简介
人教版高中物理必修二6.2向心力 同步练习提高卷
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 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
2. 如图所示，工厂里的吊车正吊着一个铸件沿水平方向匀速运动，因为某种原因，突然紧急刹车，此瞬时铸件所受的合外力( )
A．方向竖直向上
B．方向向前
C．为零
D．方向竖直向下
3. 如图所示，一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一小木块A，它随圆盘一起运动——做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是（ ）
A．木块A受重力、支持力和向心力
B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反
C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心
D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同
4. 如图，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①放在A盘的边缘，钢球②放在B盘的边缘，A，B两盘的半径之比为2∶1。a，b分别是与A盘、B盘同轴的轮。a轮、b轮半径之比为1∶2，当a，b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、②受到的向心力之比为（ ）
A．2∶1 B．4∶1 C．1∶4 D．8∶1
5. 如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过0.2s后又恰好垂直与倾角为的斜面相碰。已知半圆形管道的半径为R=0.5m，B小球可看做质点且其质量为m=1kg，g取10m/s2。则（ ）
A．小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.9m
B．小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.4m
C．小球经过管道的B点时，受到管道的作用力NB的大小是1N
D．小球经过管道的B点时，受到管道的作用力NB的大小是2N
6. 如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方有一钉子C，O、C的距离为，把悬线另一端的小球A拉到跟悬点在同一水平面处无初速度释放，小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的 （ ）
A．线速度突然增大为原来的2倍
B．角速度突然增大为原来的2倍
C．向心力突然增大为原来的2倍
D．向心力突然增大为原来的4倍
7. 如图所示，两个质量均为0.1kg 的小木块a和b（均可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO'的距离为0.5m，b与转轴OO'的距离为1.5m。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的0.8倍，取重力加速度g=10 m/s2，圆盘绕转轴以2rad/s的角速度匀速转动。下列说法正确的是（ ）
A．a受到的摩擦力大小为0.1N
B．b正在远离转轴
C．改变圆盘绕转轴转动的角速度，b可能向转轴靠近
D．若要使a相对圆盘运动，则圆盘绕转轴转动的角速度应大于4rad/s
8. 在使用如图所示的向心力演示器探究向心力大小与哪些因素有关的实验中。下列说法正确的是（ ）
A．本实验采用的科学方法是控制变量法
B．通过本实验可确定在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
C．通过本实验可确定在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
D．通过本实验可确定在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
二、解答题（本大题共3道小题）
9. 如图所示，在以角速度ω＝2 rad/s匀速转动的水平圆盘上，放一质量m＝5 kg的滑块，滑块离转轴的距离r＝0.2 m，滑块跟随圆盘一起做匀速圆周运动(二者未发生相对滑动)．求：
(1)滑块运动的线速度大小；
(2)滑块受到静摩擦力的大小和方向．
10. 一个做匀速圆周运动的物体其质量为2.0 kg，如果物体转速变为原来的2倍，半径不变，则所受的向心力就比原来的向心力大15N。试求：
(1)物体原来所受向心力的大小；
(2)物体后来的向心加速度大小。
11. 一转动装置如图所示，四根轻杆OA、OC、AB和CB与两小球以及一小环通过铰链连接，轻杆长均为l，球和环的质量均为m，O端固定在竖直的轻质转轴上，套在转轴上的轻质弹簧连接在O与小环之间，原长为L，装置静止时，弹簧长为L，转动该装置并缓慢增大转速，小环缓慢上升。弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g，求：
(1)弹簧的劲度系数k；
(2)AB杆中弹力为零时，装置转动的角速度ω0。
三、实验题（本大题共2道小题）
12. 某同学设计了一个用圆锥摆粗略验证向心力公式的实验，如图所示，细线下端悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上。将画着几个同心圆的纸平铺于水平桌面上，使悬挂点与圆心位于同一铅垂线上。用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆做圆周运动（钢球恰好不触及纸面)。
（1）在该实验中，通过纸上的圆测量钢球做匀速圆周运动的_______，用天平测量钢球的质量m，用秒表测量钢球运动周期T，即可利用公式计算钢球运动时的向心力的大小。
（2）求钢球受到的合力。结合上一问中所测量的物理量，只要再测出悬点与钢球间的竖直高度h，即可计算合力=_______（用物理量的符号表示，已知重力加速度为g)。
（3）若向心力F与合力在误差范围内相等，便粗略验证了向心力公式的正确性。
（4）为增强实验结论的可靠性，第（1）问中周期T的测量方法应如何改进 ______
13. 如图甲所示是某同学探究做圆周运动的向心力的大小与半径、线速度、质量的关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系。
（1）该同学采用的实验方法为___________。
A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想化模型法
（2）改变线速度y，多次测量，该同学测出了五组v、F数据，
①他发现F-v图是一条曲线， 请你根据上面数据帮他在图乙中描点并作出F-v2图线___________；
②若圆柱体运动半径r=0.2m，由作出的F-v2图线可得圆柱体的质量m=___________kg。（结果保留两位有效数字）
四、填空题（本大题共4道小题）
14. 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。
15. 现在有一种叫做“魔盘”的娱乐设施（如下图）.“魔盘”转动很慢时，盘上的人都可以随盘一起转动而不至于被甩开.当盘的转速逐渐增大时，盘上的人便逐渐向边缘滑去，离转动中心越远的人，这种滑动的趋势越厉害.设“魔盘”转速为6 r/min，一个体重为 30 kg 的小孩坐在距离轴心 1 m 处（盘半径大于 1 m ）随盘一起转动（没有滑动）.这个小孩受到的向心力的大小为______________N，这个向心力是由________________力提供的？
16. 中国航天员首次进行太空授课，通过趣味实验展示了物体在完全失重状态下的一些物理现象。其中一个实验如图所示，将支架固定在桌面上，细绳一端系于支架上的O点，另一端拴着一颗钢质小球。现将细绳拉直但未绷紧，小球被拉至图中a点或b点并进行以下操作，在a点轻轻放手，小球将________（填写“竖直下落”或“静止不动”）；在b点沿垂直于绳子的方向轻推小球，小球将________（填写“做匀速圆周运动”或“沿圆弧做往复摆动”）。
答案
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 【答案】B
【解析】
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。
2. 【答案】A
【详解】
由题意知，当车突然刹车停止运动时，铸件开始做圆周运动，其所受合力指向圆心提供向心力，有，即合力竖直向上，故选A．
3. 【答案】C
【解析】
由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度，所以，它在竖直方向上受重力和支持力的作用而平衡。而木块在水平面内做匀速圆周运动，由于没有发生相对滑动，所以其所需向心力由静摩擦力提供，且静摩擦力的方向指向圆心O。
故选C。
4. 【答案】D
【详解】
皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以
va＝vb
a轮、b轮半径之比为1∶2，所以
共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则
根据向心力
F＝mrω2
故选D。
5. 【答案】BD
【详解】
AB．根据平抛运动的规律和运动合成的可知
则小球在C点竖直方向的分速度和水平分速度相等，得
则B点与C点的水平距离为
故A错误，B正确；
CD．B点的速度为2m/s，根据牛顿运动定律，设在B点设轨道对球的作用力方向向下
代入解得
负号表示轨道对球的作用力方向向上，故C错误，D正确；
故选BD。
6. 【答案】BC
【详解】
A．悬线碰到钉子前后，悬线的拉力始终与小球的运动方向垂直，小球的线速度大小不变，故A错误；
BCD．悬线碰到钉子后，小球的运动半径减小为原来的一半，线速度大小不变，由
ω=
知角速度变为原来的2倍，由
Fn=
可知向心力变为原来的2倍，故BC正确，D错误。
故选BC。
7. 【答案】D
【解析】
【详解】
A.a随圆盘一起转动时所需的向心力大小为
a所受的摩擦力提供向心力，所以a受到的摩擦力大小为0.2N，故A错误；
B. b随圆盘一起转动时所需的向心力大小为
b能够受到的最大静摩擦力大小为
所以b随圆盘一起做匀速圆周运动，到转轴的距离不变，故B错误；
C.由于摩擦力方向永远和物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，且b在水平方向上只能受到摩擦力的作用，所以无论圆盘绕转轴转动的角速度如何改变，b都不可能向转轴靠近，故C错误；
D.设当a所受摩擦力为最大静摩擦力时，圆盘的角速度为ω′，则有
解得，所以若要使a相对圆盘运动，则圆盘绕转轴转动的角速度应大于4rad/s，故D正确。
故选D。
8. 【答案】AB
【解析】
A．使用向心力演示器研究向心力大小与质量的关系时半径和角速度都不变，研究向心力大小与半径的关系时质量和角速度都不变，研究向心力大小与角速度的关系时半径和质量都不变，所以采用的科学方法是控制变量法，故A正确；
B．根据F=mω2r知，在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故B正确；
C．根据F=mω2r知，在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，故C错误；
D．根据F=mω2r知，在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故D错误。
故选AB。
二、解答题（本大题共3道小题）
9. 【答案】(1)0.4 m/s (2)4 N 由所在位置垂直指向转轴
【详解】
（1）滑块的线速度大小
v=rω
代入数据得
v=0.2×2m/s=0.4m/s
故A正确；
（2）滑块受到静摩擦力提供向心力
f=mω2r
代入数据得
f=5×0.2×22N=4N
方向由所在位置垂直指向转轴
10. 【答案】(1)5 N；(2)10 m/s2
【解析】
(1)令F0＝15 N，设匀速圆周运动的半径为r，物体原来所受向心力的大小
F1＝mr（2πn）2
变化后的向心力的大小
F2＝mr（2π 2n）2
且
F1＋F0＝F2
代入数据解得
F1＝5 N
(2)物体后来的向心加速度
a＝＝ m/s2＝10 m/s2.
11. 【答案】(1) ；(2)
【解析】
(1)装置静止时，设OA、AB杆中的弹力大小分别为F1、T1，OA杆与转轴的夹角为θ1.小环受到弹簧的弹力
F弹1＝k·
小环受力平衡
F弹1＝mg＋2T1cos θ1
小球受力平衡
F1cos θ1＋T1cos θ1－mg＝0
F1sin θ1－T1sin θ1＝0
解得
k＝
(2)设OA、AB杆中的弹力分别为F2、T2，OA杆与转轴的夹角为θ2，弹簧长度为x。
小环受到弹簧的弹力
F弹2＝k（x－L）
小环受力平衡
F弹2＝mg
得
x＝L
对小球
F2cos θ2＝mg
F2sin θ2＝mω02lsin θ2
cos θ2＝
解得
ω0＝
三、实验题（本大题共2道小题）
12. 【答案】 半径r 见解析
【解析】
（1）[1]在该实验中，通过纸上的圆测量钢球做匀速圆周运动的半径r。
（2）[2]根据力的合成与分解法则可知
（3）[3]为增强实验结论的可靠性，第（1）问中测量周期T时，应注意要标记好计时位置，之后用秒表测量钢球运动n周的总时间t，从而求出运动周期
其中n的值可适当大些，从而减小测量误差。
13. 【答案】 B 0.19
【解析】
(1)[1]实验中研究向心力和速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法为控制变量法。
(2)[2] 在图乙中作出F–v2图线如图所示
[3] 根据
图线的斜率
则有
代入数据解得
四、填空题（本大题共4道小题）
14. 【答案】 圆心 圆心 方向 半径 效果 某个力或者几个力的合力
15. 【答案】 11.8 N 小孩与盘之间的静摩擦力
【详解】
小孩随“魔盘”转动做匀速圆周运动，其向心力由小孩与盘之间的静摩擦力提供，向心力的大小为：
16. 【答案】 静止不动 做匀速圆周运动
【解析】
【详解】
由于小球处于完全失重状态，故在a点轻轻放手时，小球将静止不动。
在b点沿垂直于绳子的方向轻推小球时，小球获得了垂直于绳子方向的初速度，小球在绳子拉力提供向心力的作用下做匀速圆周运动。
2 / 2
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 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
2. 如图所示，工厂里的吊车正吊着一个铸件沿水平方向匀速运动，因为某种原因，突然紧急刹车，此瞬时铸件所受的合外力( )
A．方向竖直向上
B．方向向前
C．为零
D．方向竖直向下
3. 如图所示，一圆盘可绕过圆盘的中心O且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一小木块A，它随圆盘一起运动——做匀速圆周运动，则关于木块A的受力，下列说法中正确的是（ ）
A．木块A受重力、支持力和向心力
B．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相反
C．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向指向圆心
D．木块A受重力、支持力和静摩擦力，摩擦力的方向与木块运动方向相同
4. 如图，在验证向心力公式的实验中，质量相同的钢球①放在A盘的边缘，钢球②放在B盘的边缘，A，B两盘的半径之比为2∶1。a，b分别是与A盘、B盘同轴的轮。a轮、b轮半径之比为1∶2，当a，b两轮在同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、②受到的向心力之比为（ ）
A．2∶1 B．4∶1 C．1∶4 D．8∶1
5. 如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，从B点脱离后做平抛运动，经过0.2s后又恰好垂直与倾角为的斜面相碰。已知半圆形管道的半径为R=0.5m，B小球可看做质点且其质量为m=1kg，g取10m/s2。则（ ）
A．小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.9m
B．小球在斜面上的相碰点C与B点的水平距离是0.4m
C．小球经过管道的B点时，受到管道的作用力NB的大小是1N
D．小球经过管道的B点时，受到管道的作用力NB的大小是2N
6. 如图所示，长为L的悬线固定在O点，在O点正下方有一钉子C，O、C的距离为，把悬线另一端的小球A拉到跟悬点在同一水平面处无初速度释放，小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的 （ ）
A．线速度突然增大为原来的2倍
B．角速度突然增大为原来的2倍
C．向心力突然增大为原来的2倍
D．向心力突然增大为原来的4倍
7. 如图所示，两个质量均为0.1kg 的小木块a和b（均可视为质点）放在水平圆盘上，a与转轴OO'的距离为0.5m，b与转轴OO'的距离为1.5m。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的0.8倍，取重力加速度g=10 m/s2，圆盘绕转轴以2rad/s的角速度匀速转动。下列说法正确的是（ ）
A．a受到的摩擦力大小为0.1N
B．b正在远离转轴
C．改变圆盘绕转轴转动的角速度，b可能向转轴靠近
D．若要使a相对圆盘运动，则圆盘绕转轴转动的角速度应大于4rad/s
8. 在使用如图所示的向心力演示器探究向心力大小与哪些因素有关的实验中。下列说法正确的是（ ）
A．本实验采用的科学方法是控制变量法
B．通过本实验可确定在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
C．通过本实验可确定在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比
D．通过本实验可确定在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
二、解答题（本大题共3道小题）
9. 如图所示，在以角速度ω＝2 rad/s匀速转动的水平圆盘上，放一质量m＝5 kg的滑块，滑块离转轴的距离r＝0.2 m，滑块跟随圆盘一起做匀速圆周运动(二者未发生相对滑动)．求：
(1)滑块运动的线速度大小；
(2)滑块受到静摩擦力的大小和方向．
10. 一个做匀速圆周运动的物体其质量为2.0 kg，如果物体转速变为原来的2倍，半径不变，则所受的向心力就比原来的向心力大15N。试求：
(1)物体原来所受向心力的大小；
(2)物体后来的向心加速度大小。
11. 一转动装置如图所示，四根轻杆OA、OC、AB和CB与两小球以及一小环通过铰链连接，轻杆长均为l，球和环的质量均为m，O端固定在竖直的轻质转轴上，套在转轴上的轻质弹簧连接在O与小环之间，原长为L，装置静止时，弹簧长为L，转动该装置并缓慢增大转速，小环缓慢上升。弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g，求：
(1)弹簧的劲度系数k；
(2)AB杆中弹力为零时，装置转动的角速度ω0。
三、实验题（本大题共2道小题）
12. 某同学设计了一个用圆锥摆粗略验证向心力公式的实验，如图所示，细线下端悬挂一个钢球，细线上端固定在铁架台上。将画着几个同心圆的纸平铺于水平桌面上，使悬挂点与圆心位于同一铅垂线上。用手带动钢球，设法使它沿纸上的某个圆做圆周运动（钢球恰好不触及纸面)。
（1）在该实验中，通过纸上的圆测量钢球做匀速圆周运动的_______，用天平测量钢球的质量m，用秒表测量钢球运动周期T，即可利用公式计算钢球运动时的向心力的大小。
（2）求钢球受到的合力。结合上一问中所测量的物理量，只要再测出悬点与钢球间的竖直高度h，即可计算合力=_______（用物理量的符号表示，已知重力加速度为g)。
（3）若向心力F与合力在误差范围内相等，便粗略验证了向心力公式的正确性。
（4）为增强实验结论的可靠性，第（1）问中周期T的测量方法应如何改进 ______
13. 如图甲所示是某同学探究做圆周运动的向心力的大小与半径、线速度、质量的关系的实验装置，圆柱体放置在水平光滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量向心力F，速度传感器测量圆柱体的线速度v，该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不变，来探究向心力F与线速度v的关系。
（1）该同学采用的实验方法为___________。
A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想化模型法
（2）改变线速度y，多次测量，该同学测出了五组v、F数据，
①他发现F-v图是一条曲线， 请你根据上面数据帮他在图乙中描点并作出F-v2图线___________；
②若圆柱体运动半径r=0.2m，由作出的F-v2图线可得圆柱体的质量m=___________kg。（结果保留两位有效数字）
四、填空题（本大题共4道小题）
14. 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。
15. 现在有一种叫做“魔盘”的娱乐设施（如下图）.“魔盘”转动很慢时，盘上的人都可以随盘一起转动而不至于被甩开.当盘的转速逐渐增大时，盘上的人便逐渐向边缘滑去，离转动中心越远的人，这种滑动的趋势越厉害.设“魔盘”转速为6 r/min，一个体重为 30 kg 的小孩坐在距离轴心 1 m 处（盘半径大于 1 m ）随盘一起转动（没有滑动）.这个小孩受到的向心力的大小为______________N，这个向心力是由________________力提供的？
16. 中国航天员首次进行太空授课，通过趣味实验展示了物体在完全失重状态下的一些物理现象。其中一个实验如图所示，将支架固定在桌面上，细绳一端系于支架上的O点，另一端拴着一颗钢质小球。现将细绳拉直但未绷紧，小球被拉至图中a点或b点并进行以下操作，在a点轻轻放手，小球将________（填写“竖直下落”或“静止不动”）；在b点沿垂直于绳子的方向轻推小球，小球将________（填写“做匀速圆周运动”或“沿圆弧做往复摆动”）。
答案
一、单选题（本大题共8道小题）
1. 【答案】B
【解析】
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。
2. 【答案】A
【详解】
由题意知，当车突然刹车停止运动时，铸件开始做圆周运动，其所受合力指向圆心提供向心力，有，即合力竖直向上，故选A．
3. 【答案】C
【解析】
由于圆盘上的木块A在竖直方向上没有加速度，所以，它在竖直方向上受重力和支持力的作用而平衡。而木块在水平面内做匀速圆周运动，由于没有发生相对滑动，所以其所需向心力由静摩擦力提供，且静摩擦力的方向指向圆心O。
故选C。
4. 【答案】D
【详解】
皮带传送，边缘上的点线速度大小相等，所以
va＝vb
a轮、b轮半径之比为1∶2，所以
共轴的点，角速度相等，两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等，则
根据向心力
F＝mrω2
故选D。
5. 【答案】BD
【详解】
AB．根据平抛运动的规律和运动合成的可知
则小球在C点竖直方向的分速度和水平分速度相等，得
则B点与C点的水平距离为
故A错误，B正确；
CD．B点的速度为2m/s，根据牛顿运动定律，设在B点设轨道对球的作用力方向向下
代入解得
负号表示轨道对球的作用力方向向上，故C错误，D正确；
故选BD。
6. 【答案】BC
【详解】
A．悬线碰到钉子前后，悬线的拉力始终与小球的运动方向垂直，小球的线速度大小不变，故A错误；
BCD．悬线碰到钉子后，小球的运动半径减小为原来的一半，线速度大小不变，由
ω=
知角速度变为原来的2倍，由
Fn=
可知向心力变为原来的2倍，故BC正确，D错误。
故选BC。
7. 【答案】D
【解析】
【详解】
A.a随圆盘一起转动时所需的向心力大小为
a所受的摩擦力提供向心力，所以a受到的摩擦力大小为0.2N，故A错误；
B. b随圆盘一起转动时所需的向心力大小为
b能够受到的最大静摩擦力大小为
所以b随圆盘一起做匀速圆周运动，到转轴的距离不变，故B错误；
C.由于摩擦力方向永远和物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，且b在水平方向上只能受到摩擦力的作用，所以无论圆盘绕转轴转动的角速度如何改变，b都不可能向转轴靠近，故C错误；
D.设当a所受摩擦力为最大静摩擦力时，圆盘的角速度为ω′，则有
解得，所以若要使a相对圆盘运动，则圆盘绕转轴转动的角速度应大于4rad/s，故D正确。
故选D。
8. 【答案】AB
【解析】
A．使用向心力演示器研究向心力大小与质量的关系时半径和角速度都不变，研究向心力大小与半径的关系时质量和角速度都不变，研究向心力大小与角速度的关系时半径和质量都不变，所以采用的科学方法是控制变量法，故A正确；
B．根据F=mω2r知，在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比，故B正确；
C．根据F=mω2r知，在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比，故C错误；
D．根据F=mω2r知，在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故D错误。
故选AB。
二、解答题（本大题共3道小题）
9. 【答案】(1)0.4 m/s (2)4 N 由所在位置垂直指向转轴
【详解】
（1）滑块的线速度大小
v=rω
代入数据得
v=0.2×2m/s=0.4m/s
故A正确；
（2）滑块受到静摩擦力提供向心力
f=mω2r
代入数据得
f=5×0.2×22N=4N
方向由所在位置垂直指向转轴
10. 【答案】(1)5 N；(2)10 m/s2
【解析】
(1)令F0＝15 N，设匀速圆周运动的半径为r，物体原来所受向心力的大小
F1＝mr（2πn）2
变化后的向心力的大小
F2＝mr（2π 2n）2
且
F1＋F0＝F2
代入数据解得
F1＝5 N
(2)物体后来的向心加速度
a＝＝ m/s2＝10 m/s2.
11. 【答案】(1) ；(2)
【解析】
(1)装置静止时，设OA、AB杆中的弹力大小分别为F1、T1，OA杆与转轴的夹角为θ1.小环受到弹簧的弹力
F弹1＝k·
小环受力平衡
F弹1＝mg＋2T1cos θ1
小球受力平衡
F1cos θ1＋T1cos θ1－mg＝0
F1sin θ1－T1sin θ1＝0
解得
k＝
(2)设OA、AB杆中的弹力分别为F2、T2，OA杆与转轴的夹角为θ2，弹簧长度为x。
小环受到弹簧的弹力
F弹2＝k（x－L）
小环受力平衡
F弹2＝mg
得
x＝L
对小球
F2cos θ2＝mg
F2sin θ2＝mω02lsin θ2
cos θ2＝
解得
ω0＝
三、实验题（本大题共2道小题）
12. 【答案】 半径r 见解析
【解析】
（1）[1]在该实验中，通过纸上的圆测量钢球做匀速圆周运动的半径r。
（2）[2]根据力的合成与分解法则可知
（3）[3]为增强实验结论的可靠性，第（1）问中测量周期T时，应注意要标记好计时位置，之后用秒表测量钢球运动n周的总时间t，从而求出运动周期
其中n的值可适当大些，从而减小测量误差。
13. 【答案】 B 0.19
【解析】
(1)[1]实验中研究向心力和速度的关系，保持圆柱体质量和运动半径不变，采用的实验方法为控制变量法。
(2)[2] 在图乙中作出F–v2图线如图所示
[3] 根据
图线的斜率
则有
代入数据解得
四、填空题（本大题共4道小题）
14. 【答案】 圆心 圆心 方向 半径 效果 某个力或者几个力的合力
15. 【答案】 11.8 N 小孩与盘之间的静摩擦力
【详解】
小孩随“魔盘”转动做匀速圆周运动，其向心力由小孩与盘之间的静摩擦力提供，向心力的大小为：
16. 【答案】 静止不动 做匀速圆周运动
【解析】
【详解】
由于小球处于完全失重状态，故在a点轻轻放手时，小球将静止不动。
在b点沿垂直于绳子的方向轻推小球时，小球获得了垂直于绳子方向的初速度，小球在绳子拉力提供向心力的作用下做匀速圆周运动。
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