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．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
2．洗衣机是现代家庭常见的电器设备。它是采用转筒带动衣物旋转的方式进行脱水的，在衣物脱水过程中，下列有关说法中正确的是（　　）
A．衣服受重力、弹力、摩擦力、向心力4个力作用
B．靠近中心的衣物脱水效果比四周的衣物脱水效果好
C．水会从筒中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故
D．水能从筒中甩出是因为水滴与衣物间的作用力不能提供水滴需要的向心力
3．下列关于圆周运动的说法中正确的（　　）
A．变速圆周运动的向心力并不指向圆心
B．匀速圆周运动的加速度始终不变
C．做匀速圆周运动的物体，相同时间内位移相同
D．做离心运动的物体不可能沿半径方向远离圆心运动
4．2022年北京举行了冬奥会，在冬奥会短道速滑项目中，某运动员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。如图所示，圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在O点时的速度方向（研究时可将运动员看做质点）。下列说法正确的是（　　）
A．发生侧滑是因为运动员具有惯性
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．若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa左侧
D．若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa右侧与Ob之间
5．下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动（　　）
①汽车转弯时要限制速度 ②转速很高的砂轮半径不能做得太大
③在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨 ④离心水泵工作时
A．①②③ B．②③④ C．①②④ D．①③④
6．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
7．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
8．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
9．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
10．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
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．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
12．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
13．如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F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，下列关于小球运动情况的说法中正确的是（　　）
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做向心运动
14．某个物体做匀速圆周运动时，下列有关说法正确的是（　　）
A．如果物体受到的合力大小不变，则物体一定不会做远离圆心的运动
B．如果物体受到的合力大小不变，则物体一定不会做靠近圆心的运动
C．如果物体做远离圆心的运动，则物体受到的合力一定不足以提供所需的向心力
D．如果物体做远离圆心的运动，则物体受到的合力一定大于所需的向心力
15．下列说法正确的是（　　）
A．向心力与向心加速度的方向一定相同
B．物体做离心运动是因为受到了离心力的作用
C．功是矢量，功率是标量
D．平抛运动是合外力不断变化的曲线运动
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______，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
17．如图所示，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。仅减小旋转的速度，拉力______（选填“增大”、“减小”或“不变”）；角速度不变的前提下，仅增大旋转半径，拉力______（选填“增大”、“减小”或“不变”）；松手后的短时间内，物体的运动将_______（选填“靠近圆心”、“远离圆心”或“沿原轨迹”）。
18．光滑水平面固定一边长为0.3m的正三棱柱abc，俯视如图，长1m的细线一端固定在a点，另一端拴一质量为0.5kg的小球，开始时把细线拉直在ca延长线上，给小球一个2m/s、垂直细线方向的水平速度，细线逐渐缠绕在棱柱上（不计能量损失）。若细线能承受的最大拉力为7N，从开始到细线断裂时，小球运动的总时间为__________s，小球的位移大小为__________m。
19．一个水平圆盘绕通过圆心O的竖直轴匀速转动，盘上距轴处有一个质量为的物体。如果物体与圆盘间的最大静摩擦力为，物体相对圆盘静止，圆盘转动的角速度不能大于________；如果圆盘角速度大于该值，相对于圆盘物体滑动的方向是沿半径________（选填“向外”或“向内”）。
三、解答题
20．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）
21．图表示一位同学用绳子系着一个软木塞，让它在竖直平面内做圆周运动。若在软木塞运动至最高点或最低点时突然松手，软木塞将怎样运动？
22．一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。
23．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。
24．铁路的弯道通常都设计成外高内低。若某转弯处的限定速度为v，当火车以该限定速度通过时，请分析此时火车所需向心力的来源。若火车的实际速度低于限定速度，对铁轨有何影响
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．D
【详解】
A．衣服受重力、弹力、摩擦力作用，合力作为向心力，A错误；
B．由
可知，靠近四周的衣物需要的向心力更大，水滴附着力相同的情况下更容易做离心运动，脱水效果更好，B错误；
CD．水能从筒中甩出是因为水滴与衣物间的作用力不能提供水滴需要的向心力，使水滴做离心运动导致，C错误，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
A．变速圆周运动的向心力也指向圆心，A错误；
B．匀速圆周运动的加速度大小始终不变，但是方向不断变化，B错误；
C．做匀速圆周运动的物体，相同时间内位移大小相等，但是方向不同，C错误；
D．做离心运动时，物体沿着速度的方向远离圆心，但不可能沿着半径的方向远离圆心运动，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
AB．发生侧滑是因为运动员的速度过大，所需要的向心力过大，运动员受到的合力小于所需要的向心力，进而做离心运动，故AB错误；
CD．若运动员水平方向不受任何外力时沿Oa线做离心运动，实际上运动员要受摩擦力作用，所以滑动的方向在Oa右侧与Ob之间，故C错误，D正确。
故选D。
5．A
【详解】
①汽车转弯时要限制速度是防止汽车产生离心运动发生危险；
②转速很高的砂轮半径不能做得太大是为了防止沙粒产生离心运动发生危险；
③在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨是防止产生离心运动发生侧翻；
④离心水泵工作时是利用离心运动；
选A。
6．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。
7．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。
8．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。
9．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。
10．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。
11．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。
12．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。
13．A
【详解】
A．若拉力突然消失，小球将沿速度v方向，即沿轨迹Pa做离心运动，选项A正确；
BD．若拉力突然变小，小球所受拉力小于向心力，则将沿轨迹Pb做离心运动，选项BD错误；
C．若拉力突然变大，小球所受拉力大于所需的向心力，则将沿轨迹Pc做向心运动，选项C错误。
故选A。
14．C
【详解】
AB．如果物体受到的合力大小不变，大于所需向心力，则做靠近圆心的运动，小于所需向心力，则做远离圆心的运动，故AB错误；
CD．如果物体做远离圆心的运动，则物体受到的合力一定不足以提供所需的向心力，故C正确D错误。
故选C。
15．A
【详解】
A．向心加速度是向心力产生的，所以方向相同，故A正确；
B．物体做离心运动是因为受到的力不足以提供向心力或受到的力消失，故B错误；
C．功和功率都是标量，故C错误；
D．平抛运动是只在重力作用下的运动，是匀变速曲线运动，故D错误。
故选A。
16． 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．
17． 减小 增大 远离圆心
【详解】
[1]在光滑桌面上抡动细绳，使小物体做圆周运动，绳子拉力提供向心力，根据向心力公式
则仅减小旋转的速度，拉力减小。
[2]在光滑桌面上抡动细绳，使小物体做圆周运动，绳子拉力提供向心力，根据向心力公式
则仅增大旋转半径，拉力增大。
[3]松手后的短时间内，物体将做离心运动，则其运动将远离圆心。
18． 0.9m
【详解】
[1] 细线断裂之前，绳子拉力与速度垂直，不做功，故小球的速度大小保持不变，绳子刚断裂时，拉力大小为7N，由得，此时的半径为：
由于小球每转120°半径减小0.3m，则知小球刚好转过一周，细线断裂，则小球运动的总时间为：
由题知r1=1m，r2=0.7m，r3=0.4m，v=2m/s，代入数据解得：
[2] 球每转120°半径减小0.3m，细线断裂之前，小球运动的位移大小为：
19． 2.8 向外
【详解】
[1]物体与圆盘间的最大静摩擦力提供向心力，则有
得
[2]如果圆盘角速度大于该值，即合力不足提供向心力，物体做离心运动，则相对于圆盘物体滑动的方向是沿半径向外。
20．(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。
21．软木塞将做平抛运动
【详解】
软木塞在最高点或最低点有水平速度，若此时松手，软木塞只受重力，所以做平抛运动。
22．
【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
23．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。
24．见解析
【详解】
当火车以限定速度转弯时，火车的重力和铁轨对火车的支持力提供向心力，此时满足
即限定速度为
（其中θ是外轨与内轨连线与水平地面成的角度）
若火车的实际速度低于限定速度，所需的向心力减小，则内轨对火车内轮轮缘产生弹力，即内轮轮缘对铁轨的内轨产生压力。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页