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．自行车是强身健体的最佳工具之一，因此受到各个年龄段的人员喜爱，但是雨天在野外骑车时，在自行车的轮后上常会粘附些泥巴。有经验的骑下会将自行车车轮撑起悬空，并使车轮飞速转动，泥巴就被甩下来。a、b为车轮轮胎边缘上同一直径上的两点，某时刻a、b位置如图所示，则关于泥巴（　　）
A．在a位置时向心加速度大于b位置时向心加速度
B．在a位置时向心加速度小于b位置时向心加速度
C．在b位置时最容易被甩下来
D．在a位置时最容易被甩下来
2．如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力，作用下做匀速圆周运动，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Pa做离心运动
B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动
C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动
D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做离心运动
3．转笔（PenSpinning）是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示，转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是（　　）
A．笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越大
B．笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由万有引力提供的
C．若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走
D．笔杆在转动的过程中与人手之间没有摩擦力的作用
4．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
5．小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动，绳子拉力F提供向心力，若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况说法正确的是（　　）
A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pc作近心运动
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作离心运动
D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb作离心运动
6．关于如图所示的四种圆周运动模型，说法正确的是（　　）
A．图甲：轻质细杆一端固定一小球在竖直面内做圆周运动，小球在最高点所受的合力不可能为零
B．图乙：汽车过凸形桥最高点时速度越大，对桥面的压力越小
C．图丙：铁路弯道处的外轨会略高于内轨，当火车的质量改变时，规定的行驶速度也改变
D．图丁：洗衣机脱水筒从静止开始到完成脱水的过中，衣服始终做离心运动
7．下列说法中正确的是（　　）
A．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象
B．物体发生离心运动时不再受到向心力的作用
C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿圆周运动的切线做直线运动
D．离心水泵工作时利用了离心运动，喷出的水处于超重状态
8．以下情景描述符合物理实际的是（　　）
A．火车轨道在弯道处设计成外轨低内轨高，以便火车成功的转弯
B．汽车通过拱形桥的最高点时对桥的压力小于汽车重力，汽车通过凹形桥的最低点时失重
C．在轨道上飞行的航天器中的物体因为不受重力作用，所以处于“完全失重状态”。
D．洗衣机脱水时利用离心运动把附在衣物上的水甩掉
9．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
10．下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法不正确的是（　　）
A．公路在通过小型水库泄洪闸的下游时，常常用修建凹形桥，也叫“过水路面”，汽车通过凹形桥的最低点时，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，目的是减轻轮缘与外轨的挤压
C．摩托车过凸型路面时，若速度过快，容易飞离地面
D．洗衣机脱水桶的脱水原理是：水滴受到的合外力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出
11．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
12．下列哪些现象利用了离心现象（　　）
A．工作的洗衣机脱水桶转速很大 B．转速很大的砂轮半径做得不能太大
C．在修建铁路时，转弯处内轨要低于外轨 D．汽车转弯时要限制速度
13．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．在外界提供的向心力突然变大时，原来做匀速圆周运动的物体将做离心运动
C．只要向心力的数值发生变化，原来做匀速圆周运动的物体就将做离心运动
D．当外界提供的向心力突然消失或数值变小时，原来做匀速圆周运动的物体将做离心运动
14．对生活中的圆周运动，下列说法正确的是（　　）
A．汽车过凸形桥时要减速行驶，而过凹形桥时可以较大速度行驶
B．火车转弯时，若行驶速度超过规定速度，则内轨与车轮会发生挤压
C．洗衣机甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动
D．游乐园里的摩天轮转得很慢，人坐在吊箱里面受到的合外力为零
15．下列说法正确的是（　　）
A．向心力不能改变圆周运动物体速度的大小
B．物体受到变力作用时，不可能做直线运动
C．物体受到恒力作用，有可能做匀速圆周运动
D．物体发生离心运动时不再受到向心力的作用
二、填空题
16．如图洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上，则此时水与衣物间的附着力小于水做圆周运动所需的向心力， 水从筒壁小孔甩出，此种现象属于_______ 。
A、圆周运动 B、离心运动 C、向心运动
17．如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力作用下做匀速圆周运动，若小球运动到P点时，拉力F突然为零，则小球沿______ 填“Pa”、“Pb”或“Pc”，下同方向运动；若 ，则小球可能沿______ 方向运动．
18．做匀速圆周运动的物体，如果合外力减小，物体将脱离原来的轨道做________运动；如果合外力增大，物体将脱离原来的轨道做________运动；如果合外力突然消失，物体将沿着轨迹________方向做匀速直线运动。
19．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。
三、解答题
20．如图所示是一种能够方便脱水的地拖桶，为拖把脱水的时候，用脚上下快速踩踏板可以迅速把脱水桶中拖把的水分脱干，请分析其脱水原理。
21．如图所示，在水平固定的光滑平板上，有一质量为Ｍ的质点Ｐ，与穿过中央小孔Ｈ的轻绳一端连着．平板与小孔是光滑的，用手提着绳子下端，使质点做半径为a，角速度为ω0的匀速圆周运动，若绳子迅速放松至某一长度b而拉紧，质点就能在以半径为b的圆周上做匀速圆周运动，求
(1)质点由半径a到b所需的时间
(2)质点在半径为b的圆周上运动的角速度．
22．物理老师正在课堂上演示螺旋甩球实验仪器，按图示甩动小球（质量为m的小球用细绳系住，细绳穿过一空心笔筒，上方的手握住笔筒，下方的手拽住细绳）请分析，当下方握绳的手增加施力和减小施力时，小球运动轨迹如何变化，为什么？
23．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
24．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？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
AB．a，b两点同轴转动，角速度相等，由于半径相等，所以根据
可知a位置时向心加速度大小等于b位置时向心加速度大小，故AB错误；
CD．泥块做圆周运动，合力提供向心力，根据
泥块车轮上每一个位置的向心力相等，当提供的合力小于向心力时做离心运动，所以能提供的合力越小越容易飞出去。最低点，重力向下，附着力向上，合力等于附着力减去重力；最高点，重力向下，附着力向下，合力为重力加上附着力，所以在最低点b合力最小，最容易飞出去。故C错误，D错误。
故选C。
2．A
【详解】
A．若拉力突然消失，根据惯性，小球将沿轨迹Pa做离心运动，A正确；
BD．若拉力突然变小，小球将做半径增大的曲线运动，所以可能轨迹为Pb，BD错误；
C．若拉力突然变大，小球将做半径减小的曲线运动，小球将可能沿轨迹Pc做向心运动，C错误。
故选A。
3．C
【详解】
A．根据向心加速度公式
知笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小，故A错误；
B．笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由杆的弹力提供，故B错误；
C．当转速过大时，当提供的向心力小于所需的向心力，笔尖上的小钢珠可能做离心运动被甩走，故C正确；
D．笔杆在转动的过程中与人手之间有摩擦力的作用，如果没有摩擦力，笔将无法转动，故D错误。
故选C。
4．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。
5．D
【详解】
A．若拉力突然消失，小球做离心运动，因为不受力，将沿轨迹Pa作离心运动，所以A错误；
BD．若拉力突然变小，拉力不足够提供向心力，小球将做半径变大的离心运动，将沿轨迹Pb作离心运动，所以B错误；D正确；
C．若拉力突然变大，拉力大于向心力，小球将做半径变小的向心运动，将沿轨迹Pc作近心运动，所以C错误；
故选D。
6．B
【详解】
A．轻质细杆可以提供支持力和拉力，所以在最高点合力可以为零，A错误；
B．汽车在最高点
知
根据牛顿第三定律，压力为
高点时速度越大，对桥面的压力越小，B正确；
C．设倾角为 ，根据
解得
当火车的质量改变时，规定的行驶速度不改变，C错误；
D．洗衣机脱水筒从静止开始到完成脱水的过程中，衣服开始做离心运动，在脱水过程中，衣服随筒做圆周运动，不再做离心运动，脱水完成后，落到筒底，D错误。
故选B。
7．C
【详解】
AB．做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者合外力不能提供足够大的向心力时将做离心运动，也就是物体可能还受到向心力，但离心力实际并不存在，选项A、B错误；
C．离心现象的本质是物体惯性的表现，一切力突然消失时将做匀速直线运动，选项C正确；
D．离心水泵喷出的水处于失重状态，选项D错误。
故选C。
8．D
【详解】
A．火车轨道在弯道处设计成外轨高内轨低，靠重力和支持力的合力提供向心力，便于火车转弯，故A错误；
B．在拱形桥的最高点，合力方向向下，可知重力大于支持力，则压力小于汽车重力，当汽车过凹面时，加速度方向向上，处于超重，故B错误；
C．在轨道上飞行的航天器中的物体处于“完全失重状态”，是因为重力提供其做圆周运动的向心力，并非不受重力，故C错误；
D．洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣物上的水分甩掉，故D正确。
故选D。
9．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。
10．D
【详解】
A．对汽车，根据牛顿第二定律得
则得
可见车对桥面的压力大于重力越大，A不符合题意；
B．当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压，B不符合题意；
C．摩托车过凸型路面时，根据牛顿第二定律可知
解得
故速度越大，支持力越小，当支持力为零时，摩托车容易飞离桥面造成事故， C不符合题意；
D．洗衣机脱水桶的脱水原理是：当衣物对水滴的附着力小于水滴做圆周运动需要的向心力时，水滴做离心运动，从而沿切线方向甩出，D符合题意。
故选D。
11．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。
12．A
【详解】
A．洗衣机的离心泵工作时利用了离心运动，故A正确；
B．转速很大的砂轮半径做得不能太大是为了防止由于离心现象而使砂轮断裂，故B错误；
C．在修建铁路时，转弯处内轨要低于外轨是为了防止火车由于离心现象而出现脱轨现象，故C错误；
D．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，故D错误。
故选A。
13．D
【详解】
做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力不足以提供物体做匀速圆周运动的向心力时，物体将做离心运动。
A．当物体一直不受外力作用时，做匀速直线运动或静止，A错误；
BC．当外界提供的向心力突然变大时，原来做匀速圆周运动的物体将做近心运动，当外界提供的向心力突然变小时，原来做匀速圆周运动的物体将做离心运动，BC错误；
D．当外界提供的向心力突然消失或数值变小时，原来做匀速圆周运动的物体将做离心运动，D正确。
故选D。
14．C
【详解】
A．当汽车过凸形桥速度很快时，重力不足以提供所需向心力，汽车会飞出，因此需要减速，当汽车通过凹形桥时，在底部若速度很大，所需向心力要大，此时压力增大，容易爆胎，因此也需要减速，故A错误。
B．火车按要求速度拐弯时，向心力由重力的分力提供，当速度大于规定速度时，所需向心力大于重力分力，不足的向心力部分由外轨提供，故会挤压外轨，故B错误。
C．洗衣机甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动，选项C正确；
D．只要做圆周运动的物体，都需要向心力，因此合外力不能为零，故D错误。
故选C。
15．A
【详解】
A．因向心力指向圆心，且与线速度的方向垂直，所以它不能改变线速度的大小，故A正确；
B．物体受到变力作用时，力的方向与物体运动方向在一条直线，物体做直线运动，故B错误；
C．物体做恒力作用时，恒力不能提供始终指向圆心的力，故物体不可能做圆周运动，故C错误；
D．做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者合外力不能提供足够大的向心力时将做离心运动，也就是物体可能还受到向心力，故D错误。
故选A。
16．B
【详解】
[1]当水与衣物间的附着力小于水做圆周运动所需的向心力时，水做离心运动，水从筒壁小孔甩出。故选B。
17． Pa； Pb．
【详解】
小球在拉力F作用下绕圆心O做匀速圆周运动时，拉力等于向心力，拉力突然变小时，速度还没有来得及发生变化，向心力不变，拉力小于向心力，物体做离心运动，小球可能将沿轨迹Pa运动；当拉力F突然消失时，物体将沿切线方向飞出，所以小球可能将沿Pb轨迹运动．
18． 离心 向心 切线
【详解】
[1]根据物体做匀速圆周运动的条件，可知，当时，物体做离心运动；
[2]当时，物体做向心运动；
[3]当F=0时，物体将沿着轨迹的切线方向做匀速直线运动。
19．
【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
20．在脱水的过程中，随脱水桶转速的增加，拖把上水所受的力不足以提供水做圆周运动所需要的向心力，所以水做离心运动。拖布上的水沿切线的方向向外甩出，所以用脚上下快速踩踏板可以迅速把脱水桶中拖把的水分脱干
【详解】
在脱水的过程中，随脱水桶转速的增加，拖把上水所受的力不足以提供水做圆周运动所需要的向心力，所以水做离心运动。拖布上的水沿切线的方向向外甩出，所以用脚上下快速踩踏板可以迅速把脱水桶中拖把的水分脱干。
21．(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：
线速度为：v=ω0a；
故放开过程的时间为：；
(2) 小球沿圆弧切线方向飞出后，到达b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b轨道匀速圆周运动，由几何关系得到，由，角速度 ．
22．答案见解析
【详解】
以小球为研究对象，绳子拉力与小球重力合力提供小球做圆周运动所需向心力。
当施力下拉时，绳子拉力与重力的合力大于小球做圆周运动所需的向心力，将做近心运动，如图A所示（螺旋状靠近圆心）（原因及轨迹描述）；
当减小施力放手时，绳子拉力与重力的合力小于小球做圆周运动所需的向心力，将做离心运动，如图B所示（螺旋状远离圆心）（原因及轨迹描述）。
23．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。
24．(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
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