人教版物理必修二5.6向心力跟踪训练（含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版物理必修二5.6向心力跟踪训练（含解析） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 373.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-05-08 22:41:20 | ||
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文档简介
人教版物理必修二5.6向心力跟踪训练
一、单项选择题（下列题目选型中只有一个选项是满足题意的）
1．关于向心力的下列说法正确的是（ ）
A．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力
B．向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，不能够改变速度的大小
C．做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心，所以是恒力
D．做匀速圆周运动的物体其向心力可以改变线速度的大小
2．如图所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是（ ）
A．受重力和台面的持力
B．受重力、台面的支持力和向心力
C．受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力
D．受重力、台面的支持力和静摩擦力
3．某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关，做了一个小实验：绳的一端拴一小球，手牵着在空中甩动，使小球在水平面内作圆周运动(如图所示)，则下列说法中正确的是( )
A．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变
B．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大
C．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变
D．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小
4．狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速行驶，下列给出的四个关于雪橇受到的牵引力及摩擦力的示意图（图中为圆心）正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示，在光滑的轨道上，小球滑下经过圆孤部分的最高点时，恰好不脱离轨道，此时小球受到的作用力是
A．重力、弹力、和向心力 B．重力和弹力
C．重力和向心力 D．重力
6．如图所示，将完全相同的两小球A、B，用长为L＝0.8 m的细绳悬于以v＝4 m/s向右匀速运动的小车顶部，两球与小车前后壁接触．由于某种原因，小车突然停止运动，此时悬线的拉力之比FB∶FA为(g取10 m/s2)
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4
7．甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相同时间里甲转过60°角，乙转过45°角．则甲、乙两物体的向心力之比为( )
A．1∶4 B．2∶3 C．4∶9 D．8∶9
二、多项选择题（下列题目选型中有多个选项是满足题意的）
8．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（ ）
A．物体所受弹力增大，摩擦力增大 B．物体所受弹力增大，摩擦力不变
C．物体所受弹力和加速度都增大 D．物体所受弹力增大，摩擦力减小
9．如图所示，A，B两个小球质量相等，用一根轻绳相连，另有一根轻绳的两端分别连接O点和B点，让两个小球绕O点在光滑水平桌面上以相同的角速度做匀速圆周运动，若OB绳上的拉力为F1，AB绳上的拉力为F2，OB＝AB，则( )
A．A球所受向心力为F1，B球所受向心力为F2
B．A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1
C．A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1－F2
D．F1∶F2＝3∶2
10．如图所示甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，四个图中轨道的半径都为R，下列说法正确的是( )
A．甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向上的力
B．乙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，安全带一定给人向上的力
C．丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向上的力
D．丁图中，轨道车过最高点的最小速度为
三、综合计算题
11．如图所示，装置可绕竖直轴转动，可视为质点的小球与两轻细线连接后分别系于、两点，装置静止时细线水平，细线与竖直方向的夹角．已知小球的质量m=1kg，细线长L=1m，点距点的水平和竖直距离相等．（重力加速度取，，）
（1）若装置以一定的角速度匀速转动时，线水平且张力恰为0，求线的拉力大小？
（2）若装置匀速转动的角速度，求细线与的拉力分别多大？
（3）若装置匀速转动的角速度，求细线与的拉力分别多大？
12．长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定于O点．让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如图.求摆线L与竖直方向的夹角为α时：
(1)线的拉力F；
(2)小球运动的线速度的大小；
(3)小球运动的角速度及周期．
13．如图所示，在绕竖直轴匀速转动的水平圆盘盘面上，离轴心r=20cm处放置一小物块，其质量为m=2kg，物块与圆盘间的动摩擦因数μ=0.5．当圆盘转动的角速度ω=2rad/s时，物块随圆盘一起转动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2．求：
(1)物块的线速度大小；
(2)物块的向心加速度大小；
(3)欲使物块与盘面间不发生相对滑动，则圆盘转动的角速度不能超过多大？
14．如图所示，光滑直杆AB长为L，B端固定一根劲度系数为k原长为l0的轻弹簧，质量为m的小球套在光滑直杆上并与弹簧的上端连接，为过B点的竖直轴，杆与水平面间的夹角始终为θ．
（1）杆保持静止状态，让小球从弹簧的原长位置静止释放，求小球释放瞬间的加速度大小a及小球速度最大时弹簧的压缩量；
（2）当小球随光滑直杆一起绕OO'轴匀速转动时，弹簧伸长量为，求匀速转动的角速度ω；
（3）若θ=30°，移去弹簧，当杆绕OO'轴以角速度匀速转动时，小球恰好在杆上某一位置随杆在水平面内匀速转动，求小球离B点的距离L0．
人教版物理必修二5.6向心力跟踪训练参考答案
1．B
【解析】
物体受到的向心力是效果力，并不是物体真正受到的力，物体做圆周运动需要向心力而不是产生向心力，所以A项错误；向心力始终与速度方向垂直，只改变速度的方向不改变速度的大小，切向力改变速度的大小不改变速度的方向，所以B项正确；D项错误；力是矢量包括大小和方向，向心力始终要指向圆心，方向时刻改变是变力，所以C项错误．
2．D
【解析】
当转台匀速转动时，硬币受重力、台面向上的支持力和指向圆心的静摩擦力作用，故选D.
3．B
【解析】
AB、由可得，增大角速度，绳对手的拉力将增大；B正确
CD、由可得增大绳长，绳对手的拉力将增大；错误
故选B
4．C
【解析】
滑动摩擦力的方向是与相对运动方向相反且与接触面相切的，雪橇做匀速圆周运动，合力应该指向圆心，可知C正确，ABD错误。
故选C。
5．D
【解析】
因为小球恰好通过最高点，此时靠重力提供向心力，小球仅受重力作用．故D正确，A、B、C错误．故选D．
6．C
【解析】
小车突然停止，A球将做圆周运动，所以FA＝m＋mg＝30m；对B球有，FA＝mg＝10m，故此时悬线中张力之比为FA∶FB＝3∶1，故C正确，ABD错误。
7．C
【解析】
相同时间里甲转过60°角，乙转过45°角，根据角速度定义可知甲、乙的角速度之比为ω1：ω2=4：3，由题意r1：r2=1：2，m1：m2=1：2，根据公式式F向=mω2r，可得：F1：F2=m1ω12r1：m2ω22r2=4：9，故C正确，ABD错误。
8．BC
【解析】
物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体受力分析：重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，如图所示。其中重力G与静摩擦力f平衡，与物体的角速度无关，支持力N提供向心力，所以当圆筒的角速度增大以后，向心力增大，物体所受弹力N增大，根据得物体的加速度增大。
故选BC。
9．CD
【解析】
小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动，设角速度为ω，A球靠拉力提供向心力，则A球的向心力为F2，B球靠两个拉力的合力提供向心力，则B球向心力为F1-F2．由牛顿第二定律，对A球有F2=mr2ω2，对B球有F1-F2=mr1ω2，已知r2=2r1，各式联立解得F1=F2．故CD正确，AB错误．故选CD．
10．BC
【解析】
在甲图中，当速度比较小时，根据牛顿第二定律得，mg-N=m，即座椅给人施加向上的力，当速度比较大时，根据牛顿第二定律得，mg+F=m，即座椅给人施加向下的力．故A错误．在乙图中，因为合力指向圆心，重力竖直向下，所以安全带给人一定是向上的力．故B正确．在丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，合力方向向上，重力竖直向下，则座椅给人的作用力一定竖直向上．故C正确．在丁图中，由于轨道车有安全锁，可知轨道车在最高点的最小速度为零．故D错误．故选BC．
11．（1） （2） （3）
【解析】
（1）线AB水平且张力恰为0时，对小球受力分析：
线AC的拉力：
T==N=12.5N
（2）当细线AB上的张力为0时，小球的重力和细线AC拉力的合力提供小球圆周运动的向心力，有：
解得：
由于，则细线AB上有拉力，设为，AC线上的拉力为
竖直方向
根据牛顿第二定律得
解得细线AC的拉力
细线AB的拉力
（3）当AB细线竖直且拉力为零时，B点距C点的水平和竖直距离相等，故此时细线与竖直方向的夹角为，此时的角速度为，
根据牛顿第二定律
解得
由于，当时，细线AB在竖直方向绷直，拉力为，仍然由细线AC上拉力的水平分量提供小球做圆周运动需要的向心力．
水平方向
竖直方向
解得细线AC的拉力
，
细线AB的拉力
12．（1） ； （2）；（3） ；
【解析】
(1)做匀速圆周运动的小球受力分析如图所示
小球受重力mg和绳子的拉力F.因为小球在水平面内做匀速圆周运动，
所以小球受到的合力指向圆心O′，且沿水平方向．
由平行四边形定则得小球受到的合力大小为mgtanα，
绳对小球的拉力大小为
(2)由牛顿第二定律得
由几何关系得
所以小球做匀速圆周运动的线速度的大小为
(3)小球运动的角速度
小球运动的周期
13．（1）0.4 m/s （2）0.8 m/s2 （3）5 rad/s
【解析】
解：(1) 当时，滑块的线速度：
(2) 当时，滑块的向心加速度：
(3) 当物块刚要发生滑动时最大静摩擦力充当向心力，设此时圆盘转动的角速度为
由牛顿第二定律得
解得：，故圆盘转动的角速度不能超过
14．（1） ; （2） （3）
【解析】
（1）小球从弹簧的原长位置静止释放时，根据牛顿第二定律有：
解得：
小球速度最大时其加速度为零，则有：
解得： ，
（2）设弹簧伸长时，球受力如图所示：
水平方向上有：
竖直方向上有：
解得：；
（3）当杆绕轴以角速度匀速转动时，设小球距离B点，
此时有：
解得：．
一、单项选择题（下列题目选型中只有一个选项是满足题意的）
1．关于向心力的下列说法正确的是（ ）
A．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力
B．向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，不能够改变速度的大小
C．做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心，所以是恒力
D．做匀速圆周运动的物体其向心力可以改变线速度的大小
2．如图所示，水平转台上放着一枚硬币，当转台匀速转动时，硬币没有滑动，关于这种情况下硬币的受力情况，下列说法正确的是（ ）
A．受重力和台面的持力
B．受重力、台面的支持力和向心力
C．受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力
D．受重力、台面的支持力和静摩擦力
3．某同学为感受向心力的大小与哪些因素有关，做了一个小实验：绳的一端拴一小球，手牵着在空中甩动，使小球在水平面内作圆周运动(如图所示)，则下列说法中正确的是( )
A．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将不变
B．保持绳长不变，增大角速度，绳对手的拉力将增大
C．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将不变
D．保持角速度不变，增大绳长，绳对手的拉力将减小
4．狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速行驶，下列给出的四个关于雪橇受到的牵引力及摩擦力的示意图（图中为圆心）正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．如图所示，在光滑的轨道上，小球滑下经过圆孤部分的最高点时，恰好不脱离轨道，此时小球受到的作用力是
A．重力、弹力、和向心力 B．重力和弹力
C．重力和向心力 D．重力
6．如图所示，将完全相同的两小球A、B，用长为L＝0.8 m的细绳悬于以v＝4 m/s向右匀速运动的小车顶部，两球与小车前后壁接触．由于某种原因，小车突然停止运动，此时悬线的拉力之比FB∶FA为(g取10 m/s2)
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4
7．甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相同时间里甲转过60°角，乙转过45°角．则甲、乙两物体的向心力之比为( )
A．1∶4 B．2∶3 C．4∶9 D．8∶9
二、多项选择题（下列题目选型中有多个选项是满足题意的）
8．如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（ ）
A．物体所受弹力增大，摩擦力增大 B．物体所受弹力增大，摩擦力不变
C．物体所受弹力和加速度都增大 D．物体所受弹力增大，摩擦力减小
9．如图所示，A，B两个小球质量相等，用一根轻绳相连，另有一根轻绳的两端分别连接O点和B点，让两个小球绕O点在光滑水平桌面上以相同的角速度做匀速圆周运动，若OB绳上的拉力为F1，AB绳上的拉力为F2，OB＝AB，则( )
A．A球所受向心力为F1，B球所受向心力为F2
B．A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1
C．A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1－F2
D．F1∶F2＝3∶2
10．如图所示甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，四个图中轨道的半径都为R，下列说法正确的是( )
A．甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向上的力
B．乙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，安全带一定给人向上的力
C．丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向上的力
D．丁图中，轨道车过最高点的最小速度为
三、综合计算题
11．如图所示，装置可绕竖直轴转动，可视为质点的小球与两轻细线连接后分别系于、两点，装置静止时细线水平，细线与竖直方向的夹角．已知小球的质量m=1kg，细线长L=1m，点距点的水平和竖直距离相等．（重力加速度取，，）
（1）若装置以一定的角速度匀速转动时，线水平且张力恰为0，求线的拉力大小？
（2）若装置匀速转动的角速度，求细线与的拉力分别多大？
（3）若装置匀速转动的角速度，求细线与的拉力分别多大？
12．长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定于O点．让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如图.求摆线L与竖直方向的夹角为α时：
(1)线的拉力F；
(2)小球运动的线速度的大小；
(3)小球运动的角速度及周期．
13．如图所示，在绕竖直轴匀速转动的水平圆盘盘面上，离轴心r=20cm处放置一小物块，其质量为m=2kg，物块与圆盘间的动摩擦因数μ=0.5．当圆盘转动的角速度ω=2rad/s时，物块随圆盘一起转动，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2．求：
(1)物块的线速度大小；
(2)物块的向心加速度大小；
(3)欲使物块与盘面间不发生相对滑动，则圆盘转动的角速度不能超过多大？
14．如图所示，光滑直杆AB长为L，B端固定一根劲度系数为k原长为l0的轻弹簧，质量为m的小球套在光滑直杆上并与弹簧的上端连接，为过B点的竖直轴，杆与水平面间的夹角始终为θ．
（1）杆保持静止状态，让小球从弹簧的原长位置静止释放，求小球释放瞬间的加速度大小a及小球速度最大时弹簧的压缩量；
（2）当小球随光滑直杆一起绕OO'轴匀速转动时，弹簧伸长量为，求匀速转动的角速度ω；
（3）若θ=30°，移去弹簧，当杆绕OO'轴以角速度匀速转动时，小球恰好在杆上某一位置随杆在水平面内匀速转动，求小球离B点的距离L0．
人教版物理必修二5.6向心力跟踪训练参考答案
1．B
【解析】
物体受到的向心力是效果力，并不是物体真正受到的力，物体做圆周运动需要向心力而不是产生向心力，所以A项错误；向心力始终与速度方向垂直，只改变速度的方向不改变速度的大小，切向力改变速度的大小不改变速度的方向，所以B项正确；D项错误；力是矢量包括大小和方向，向心力始终要指向圆心，方向时刻改变是变力，所以C项错误．
2．D
【解析】
当转台匀速转动时，硬币受重力、台面向上的支持力和指向圆心的静摩擦力作用，故选D.
3．B
【解析】
AB、由可得，增大角速度，绳对手的拉力将增大；B正确
CD、由可得增大绳长，绳对手的拉力将增大；错误
故选B
4．C
【解析】
滑动摩擦力的方向是与相对运动方向相反且与接触面相切的，雪橇做匀速圆周运动，合力应该指向圆心，可知C正确，ABD错误。
故选C。
5．D
【解析】
因为小球恰好通过最高点，此时靠重力提供向心力，小球仅受重力作用．故D正确，A、B、C错误．故选D．
6．C
【解析】
小车突然停止，A球将做圆周运动，所以FA＝m＋mg＝30m；对B球有，FA＝mg＝10m，故此时悬线中张力之比为FA∶FB＝3∶1，故C正确，ABD错误。
7．C
【解析】
相同时间里甲转过60°角，乙转过45°角，根据角速度定义可知甲、乙的角速度之比为ω1：ω2=4：3，由题意r1：r2=1：2，m1：m2=1：2，根据公式式F向=mω2r，可得：F1：F2=m1ω12r1：m2ω22r2=4：9，故C正确，ABD错误。
8．BC
【解析】
物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体受力分析：重力、向上的静摩擦力、指向圆心的支持力，如图所示。其中重力G与静摩擦力f平衡，与物体的角速度无关，支持力N提供向心力，所以当圆筒的角速度增大以后，向心力增大，物体所受弹力N增大，根据得物体的加速度增大。
故选BC。
9．CD
【解析】
小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动，设角速度为ω，A球靠拉力提供向心力，则A球的向心力为F2，B球靠两个拉力的合力提供向心力，则B球向心力为F1-F2．由牛顿第二定律，对A球有F2=mr2ω2，对B球有F1-F2=mr1ω2，已知r2=2r1，各式联立解得F1=F2．故CD正确，AB错误．故选CD．
10．BC
【解析】
在甲图中，当速度比较小时，根据牛顿第二定律得，mg-N=m，即座椅给人施加向上的力，当速度比较大时，根据牛顿第二定律得，mg+F=m，即座椅给人施加向下的力．故A错误．在乙图中，因为合力指向圆心，重力竖直向下，所以安全带给人一定是向上的力．故B正确．在丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，合力方向向上，重力竖直向下，则座椅给人的作用力一定竖直向上．故C正确．在丁图中，由于轨道车有安全锁，可知轨道车在最高点的最小速度为零．故D错误．故选BC．
11．（1） （2） （3）
【解析】
（1）线AB水平且张力恰为0时，对小球受力分析：
线AC的拉力：
T==N=12.5N
（2）当细线AB上的张力为0时，小球的重力和细线AC拉力的合力提供小球圆周运动的向心力，有：
解得：
由于，则细线AB上有拉力，设为，AC线上的拉力为
竖直方向
根据牛顿第二定律得
解得细线AC的拉力
细线AB的拉力
（3）当AB细线竖直且拉力为零时，B点距C点的水平和竖直距离相等，故此时细线与竖直方向的夹角为，此时的角速度为，
根据牛顿第二定律
解得
由于，当时，细线AB在竖直方向绷直，拉力为，仍然由细线AC上拉力的水平分量提供小球做圆周运动需要的向心力．
水平方向
竖直方向
解得细线AC的拉力
，
细线AB的拉力
12．（1） ； （2）；（3） ；
【解析】
(1)做匀速圆周运动的小球受力分析如图所示
小球受重力mg和绳子的拉力F.因为小球在水平面内做匀速圆周运动，
所以小球受到的合力指向圆心O′，且沿水平方向．
由平行四边形定则得小球受到的合力大小为mgtanα，
绳对小球的拉力大小为
(2)由牛顿第二定律得
由几何关系得
所以小球做匀速圆周运动的线速度的大小为
(3)小球运动的角速度
小球运动的周期
13．（1）0.4 m/s （2）0.8 m/s2 （3）5 rad/s
【解析】
解：(1) 当时，滑块的线速度：
(2) 当时，滑块的向心加速度：
(3) 当物块刚要发生滑动时最大静摩擦力充当向心力，设此时圆盘转动的角速度为
由牛顿第二定律得
解得：，故圆盘转动的角速度不能超过
14．（1） ; （2） （3）
【解析】
（1）小球从弹簧的原长位置静止释放时，根据牛顿第二定律有：
解得：
小球速度最大时其加速度为零，则有：
解得： ，
（2）设弹簧伸长时，球受力如图所示：
水平方向上有：
竖直方向上有：
解得：；
（3）当杆绕轴以角速度匀速转动时，设小球距离B点，
此时有：
解得：．