2019-2020学年高中物理沪科版必修2：2.4研究离心现象及其应用 课时作业3（含解析）

2.4研究离心现象及其应用
课时作业（含解析)
1．以下情景描述不符合物理实际的是（　　）
A．火车轨道在弯道处设计成外轨高内轨低，以便火车成功地转弯
B．离心趋势也是可以利用的，洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣物上的水分甩掉
C．汽车通过拱形桥最高点时对桥的压力小于汽车重力，但汽车通过凹面时超重
D．汽车无论通过拱形桥最高点还是通过凹面时压力都等于重力
2．下列说法中正确的是（
）
A．物体做离心运动时，将离圆心越来越远
B．物体做离心运动时，其运动轨迹是半径逐渐增大的圆
C．做离心运动的物体，一定不受到外力的作用
D．做匀速圆周运动的物体，因受合力大小改变而不做圆周运动时，将做离心运动
3．如图所示，在光滑水平面上，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，则关于小球运动情况的说法正确的是（　　）
A．若拉力突然变小，小球将沿Pa做离心运动
B．若拉力突然变大，小球将沿Pb做离心运动
C．若拉力突然变小，小球将沿Pc做向心运动
D．若拉力突然消失，小球将沿Pa做匀速直线运动
4．光滑水平面上，小球m的拉力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正确的是（
）
A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pb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，小球将可能沿半径朝圆心运动
D．若拉力突然变大，小球将可能沿轨迹Pc做近心运动
5．关于离心运动，下列说法中正确的是（　　）
A．物体突然受到向心力的作用，将做离心运动
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将做离心运动
C．做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化，就将做离心运动
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变小时将做离心运动
6．下列是有关生活中的圆周运动的实例分析，其中说法正确的是（　　）
A．杂技演员表演“水流星”。当“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受重力的作用
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．汽车通过凹形桥最低点时，车对桥的压力大于汽车的重力
D．洗衣机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
7．线的一端拴一个小球，固定线的另一端，使球在水平面内做匀速圆周运动（　　）
A．当转速一定时，线越长越容易断
B．当角速度一定时，线越长越容易断
C．当线速度一定时，线越长越容易断
D．当周期一定时，线越长越容易断
8．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
“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底压力小于其在最低处水对碗底的压力
C．图3中在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力助火车转弯
D．图4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
9．下列现象中，能用离心现象解释的是　　
A．拍掉衣服表面的灰尘
B．洗衣机的脱水筒把衣服上的水脱干
C．用手把温度计中的水银柱甩回玻璃泡内
D．匀速直线运动的公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒
10．下列有关说法正确的是（
）
A．为了把衣服甩得更干，可以提高洗衣机脱水筒的转速
B．为了把衣服甩得更干，可以增大洗衣机脱水筒的转动周期
C．为防止汽车在转弯时出现“打滑”的现象，可以减小汽车转弯时的速度
D．为防止汽车在转弯时出现“打滑”的现象,可将转弯处的路面修成外高内低的坡路.
11．在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅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．右图中圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员正常运动时在O点的速度方向(研究时可将运动员看做质点)．下列论述正确的是(
　)
A．若在O发生侧滑，则滑动的路线将在Oa左侧
B．若在O发生侧滑，则滑动的路线将在Oa右侧与Ob之间
C．发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心
D．发生侧滑是因为运动员受到的合力小于所需要的向心力
12．洗衣机的脱水筒采用电机带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中正确的是（
）
A．水从筒中甩出是因为水滴受到离心力作用
B．脱水过程中，大部分衣物紧贴筒壁
C．加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好
D．靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好
13．如图所示为游乐园中的“空中飞椅”设施，游客乘坐飞椅从启动，匀速旋转，再到逐渐停止运动的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．游客和飞椅的向心力等于连接飞椅的绳子的拉力
B．游客所受的合外力可能大于游客的向心力
C．当游客做匀速圆周运动时，其所受合外力的方向总是与速度方向垂直
D．当游客做速率减小的曲线运动时，其所受合外力的方向一定与速度方向相反
14．汽车转弯时速度过大，会因为________运动造成交通事故．（填“向心”或“离心”）
15．在医院里使用离心机将用过的体温计中的水银柱甩回玻璃泡里，将体温计放人离心机时，应将体温计的________
(填“玻璃泡一端”或“温度刻度一端”)靠近离心机的转轴．同样医生也可根据水银柱的___________，用手拿着体温计甩动将水银柱甩回玻璃泡．
16．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．
参考答案
1．D
【解析】
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。因此A不符合题意，故A错误；
B．洗衣机脱水时是利用离心运动把附着在衣物上的水分甩掉。因此B不符合题意，故B错误；
CD．在拱桥最高点，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。因此C不符合题意，D符合题意，故C错误，D正确；
故选D。
2．A
【解析】
A.离心运动指离圆心越来越远的运动，A正确；
B.物体做离心运动时，运动轨迹可能是直线，也可能是曲线，但不是圆，B错误；
CD.当物体的合外力突然为零或小于向心力时，物体做离心运动；当合外力大于向心力时，物体做近心运动，CD错误。
故选A。
3．D
【解析】
AC．在水平面上，细绳的拉力提供m所需的向心力，当拉力减小时，拉力不足以提供小球运动的向心力，小球将做离心运动，但由于绳子拉力没有彻底消失，它不可能沿切线飞出，所以AC错误；
B．当拉力增大时，拉力大于小球需要的向心力，小球将做近心运动，它可能沿pc轨道做近心运动，所以B错误；
D．当拉力消失，物体受力合为零，小球将沿切线方向做匀速直线运动，即小球将沿pa做匀速直线运动，所以D正确。
故选D。
4．D
【解析】
A．若拉力突然消失，小球将做匀速直线运动，则小球将沿轨迹Pa做离心运动．故A项错误．
B．若拉力突然变小，小球不可能沿轨迹Pa做离心运动；小球可能沿轨迹Pb做离心运动．故B项错误．
CD．若拉力突然变大，小球将做近心运动，可能沿轨迹Pc做近心运动，不可能沿半径朝圆心运动．故C项错误，D项正确。
5．D
【解析】
A、所有远离圆心的运动都是离心运动，只要合力小于需要的向心力即可，不一定为零，故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做向心运动，故B错误；
C、做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化就会偏离圆轨道，但可能是向心运动，故C错误；
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，故D正确．
点睛：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．所有远离圆心的运动都是离心运动，但不一定沿切线方向飞出，做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将沿切线做直线运动．
6．BC
【解析】
A．通过最高点时，水受到的重力和弹力的合力提供向心力。里面的水处于失重状态，但失重时物体的重力并未变化，故A错误；
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，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压，故B正确；
C．汽车通过凹形桥的最低点时，向心力竖直向上，合力竖直向上，加速度竖直向上，根据牛顿第二定律得知，汽车处于超重状态，所以车对桥的压力比汽车的重力大，故C正确；
D．洗衣机脱水桶的脱水原理是水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力，于是沿切线方向甩出，故D正确。
故选BC。
7．ABD
【解析】
A．小球运动过程中，绳子拉力等于向心力，需要的向心力越大，绳子越容易断；根据
可知，当转速一定时，线越长，需要的向心力越大，越容易断，故A正确；
B．根据
可知，当角速度一定时，线越长，需要的向心力越大，越容易断，故B正确；
C．根据
可知，当线速度一定时，线越长，需要的向心力越小，越不容易断，故C错误；
D．根据
可知，当周期一定时，线越长，需要的向心力越大，越容易断，故D正确。
故选ABD。
8．AB
【解析】
A．图1中汽车通过凹形桥的最低点时，加速度向上，汽车处于超重状态，选项A正确；
B．图2中
“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底压力
在最低处水对碗底的压力
则在最高点处水对碗底压力小于其在最低处水对碗底的压力，选项B正确；
C．图3中在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压，故C错误；
D．衣机脱水桶的脱水原理是：水滴与衣服间的附着力不足以提供其圆周运动的向心力，所以做离心运动，从而沿切线方向甩出，故D错误。
故选AB。
9．BC
【解析】
拍掉衣服表面的灰尘利用的是惯性，选项A错误；洗衣机的脱水筒把衣服上的水脱干，利用的是离心现象，选项B正确；用手把温度计中的水银柱甩回玻璃泡内，利用的是离心作用，选项C正确；匀速直线运动的公共汽车急刹车时，乘客都向前倾倒是惯性现象，选项D错误；故选BC.
10．ACD
【解析】
根据可知，为了把衣服甩得更干，可以提高洗衣机脱水筒的转速，选项A正确；根据可知为了把衣服甩得更干，可以减小洗衣机脱水筒的转动周期，选项B错误；根据
可知，为防止汽车在转弯时出现“打滑”的现象，可以减小汽车转弯时的速度，选项C正确；为防止汽车在转弯时出现“打滑”的现象,可将转弯处的路面修成外高内低的坡路，这样向心力由摩擦力，支持力与重力在水平方向的分力提供，由向心力公式可知，对应临界滑动速度变大，故选项D正确；
11．BD
【解析】
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A错误，B正确．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，而受到的合力方向仍指向圆心，故C错误，D正确．故选BD．
点睛：解决本题的关键要掌握离心运动的条件：外力为零或外力不足以提供向心力，通过分析供需关系进行分析．
12．BCD
【解析】
A．当水滴因做圆周运动所需的向心力大于附着力时，水滴被甩掉。故A错误。
B．脱水过程中，衣物做离心运动而甩向筒壁。故B正确。
C．因为
增大会使水滴向心力F增大，而脱水筒壁上有洞，不能对水滴提供足够大的支持力，水滴就会被甩出去，增大向心力，会使更多水滴被甩出去。故C正确。
D．中心的衣物，R比较小，角速度一样，所以向心力小，脱水效果差。故D正确。
故选BCD。
13．BC
【解析】
试题分析：当游客做变加速圆周运动时，合力的方向与速度方向成锐角，合力沿半径方向上的分力提供向心力，切线方向的分力产生切向加速度．做减速运动时，合力的方向与速度方向成钝角，当做匀速圆周运动时，合力的方向与速度方向垂直．
游客和飞椅类似做圆周摆运动，向心力由重力和绳子的拉力的合力提供，所以游客和飞椅的向心力不等于连接飞椅的绳子的拉力，A错误；在启动过程中，游客所受的合外力一部分充当向心力，一部分提供切向加速度使游客和座椅加速，该过程中游客所受的合外力大于游客的向心力，B正确；当游客做匀速圆周运动时，游客的合力完全充当向心力，只改变速度方向不改变速度大小，即所受合外力的方向总是与速度方向垂直，C正确；当游客做速率减小的曲线运动时，合力的方向与速度方向成钝角，切线方向的分力产生切向加速度，使物体的速率减小，D错误．
14．离心
【解析】
在水平路面上拐弯，汽车受重力、支持力、静摩擦力，重力和支持力平衡，向心力来源于静摩擦力，当可知，速度越大，越容易超过最大静摩擦力，造成事故，出现离心现象．
15．温度刻度一端离心运动的原理
【解析】
将体温计放入离心机时，应将体温计的温度一端靠近离心机的转轴，使得水银柱受到的力不够圆周运动所需的向心力，做离心运动而甩回玻璃泡里；用手甩温度计的原理和离心机一样，也是使水银柱做离心运动；
故答案为：温度刻度一端；离心运动。
【点睛】
当提供的力不够圆周运动所需要的向心力时，将做离心运动。
16．
Pa；
Pb．
【解析】
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．