沪科版（2019）物理 必修第二册 3.4 离心现象及其应用 培优训练（含解析）

高中物理沪科版（2019）必修第二册第3章圆周运动-3.4离心现象及其应用培优训练
一、单选题
1.下列现象中，为了避免发生离心运动发生的是（??? ）
A.?汽车过弯时要减速????????????????B.?制作棉花糖????????????????C.?洗衣机甩干衣物????????????????D.?制作无缝钢管
2.对生活中的圆周运动，下列说法正确的是（?? ）
A.?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
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.?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
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
3.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
4.下列现象中不是为了防止物体产生离心运动的有(?? )
A.?汽车转弯时要限制速度??????????????????????????????????????? B.?转速很高的砂轮半径不能做得太大
C.?在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨????D.?离心水泵的工作
5.下列现象中，不是利用离心现象的是（?? ）
A.?用洗衣机脱水????????????????????????????????????????????????????? B.?汽车转弯时要减速
C.?用离心沉淀器分离物质???????????????????????????????????????D.?转动雨伞，可以去除雨伞上的一些水
6.公路急转弯处通常是交通事故多发地带．如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势．则在该弯道处（? ）

A.?路面外侧低内侧高
B.?当路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值变小
C.?车速只要低于vc ， 车辆便会向内侧滑动
D.?车速虽然高于vc ， 但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动
7.下列有关离心现象及其应用的说法中错误的是 ( ?? )
A.?提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干
B.?转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心
C.?为了防止发生事故，高速转动的砂轮，飞轮等不能超过允许的最大转速
D.?离心干燥 ( 脱水 ) 器是利用离心离心现象工作的机械
8.棉花糖是广受青少年非常喜爱的休闲食品。制作棉花糖时利用了（?? ）
A.?自由落体运动???????????????????????B.?离心运动???????????????????????C.?平抛运动???????????????????????D.?匀速直线运动
9.下列哪种情况下，物体会做离心运动(?? )
A.?合力大于向心力????????????????B.?合力小于向心力????????????????C.?合力等于向心力????????????????D.?与受力无关
10.一个质量为m、速度为v的物体沿半径为r的圆做匀速圆周运动，若它所受力的合力大小变为F，方向仍指向原来的圆心，则 ( 　　 )
A.?当 F=mv2r 时，物体将偏离原轨迹运动????????????? B.?当 FC.?当 F>mv2r 时，物体将远离原来的圆心运动??????????D.?制作棉花糖时，利用了物体做离心运动的原理
11.市内公共汽车在到达路口转弯时，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯请拉好扶手”，这样可以（? ）
A.?提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒???????????
B.?提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒
C.?主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒???????????
D.?主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒
12.如图所示，洗衣机的脱水桶把湿衣服甩干利用了（?? ）
A.?自由落体运动???????????????????????B.?离心运动???????????????????????C.?平抛运动???????????????????????D.?匀速直线运动
二、填空题
13.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
14.制作“棉花”糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁．内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做________运动，由于惯性从内筒壁的小孔沿________飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花．
15.洗衣机脱水桶是利用________的原理制成的机械，将衣服放在洗衣机的甩干桶内，当甩干桶高速旋转时，衣服也随之旋转，当水的附着力________（填“大于”、“小于”或“等于”）圆周运动所需要的向心力时，衣服上的水滴就被甩出．
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 F＜mω2r，则小球可能沿________方向运动．

三、综合题
17.为确保弯道行车安全，汽车进入弯道前必须减速．如图所示，AB为进入弯道前的平直公路，BC为水平圆弧形弯道．已知AB段的距离SAB=14m，弯道半径R=24m．汽车到达A点时速度vA=16m/s，汽车与路面间的动摩擦因数μ=0.6，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2 ． 要确保汽车进入弯道后不侧滑．求汽车
（1）在弯道上行驶的最大速度；
（2）在AB段做匀减速运动的最小加速度．
18.质量为1.4×103kg的汽车在水平公路上行驶，轮胎与地面间的动摩擦因数为0.7(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，某一弯路的半径为28 m，g＝10 m/s2.试求：
（1）为保证行车安全，汽车在该弯路上行驶的最大速度vm；
（2）汽车以36 km/h的速度刚驶上弯路时受到的摩擦力大小Ff；
19.如图一辆质量为500kg的汽车静止在一座半径为40m的圆弧形拱桥顶部．（取 g＝10m/s2）
（1）此时汽车对圆弧形拱桥的压力是多大？
（2）如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大？
（3）汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零？
参考答案
1.【答案】 A
【解析】A．离心现象有些是有益的有些是有害的，汽车拐弯时，静摩擦力提供向心力，如果车速过快，静摩擦力不足以提供向心力，汽车容易发生侧滑发生危险，所以A项正确；
B．制作棉花糖时利用糖浆之间力不足够提供向心力发生离心现象而制成是有益的应用，所以B项错误；
C．水滴与衣服之间的附着力不足够提供向心力时发生离心现象而离开衣服是有益的应用，所以C项错误；
D．钢水在圆周运动时需要向心力模型对钢水的支持力提供向心力制作无缝钢管也是有益的离心现象，所以D项错误。
故答案为：A。
2.【答案】 A
【解析】A．洗衣机甩干衣服是利用了水在高速旋转时，水与衣物间的附着力小于所需向心力时会做离心运动，A符合题意；
B．火车在按规定速度行驶时内外轨道均不向车轮施加侧向压力，受重力和支持力，合力提供向心力。火车转弯时，若行驶速度超过规定速度，火车有离心趋势，挤压外轨，则外轨与车轮会发生挤压，B不符合题意；
C．汽车过凸形桥时，若速度非常快，会做离心运动飞出去，故要减速行驶；过凹形桥时，若速度过大，车胎受到桥的弹力会很大，容易引起爆胎，故也应该减速行驶。C不符合题意；
D．游乐园里的摩天轮虽然转得很慢，但人坐在吊箱里随着摩天轮一起做圆周运动，需要有力来提供做圆周运动的向心力，所以人受到的合外力不可能为零，D不符合题意；
故答案为：A。
3.【答案】 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．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．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．C项错误，D项正确。
故答案为：D
4.【答案】 D
【解析】车转弯时要限制速度，是防止因为离心运动而侧滑，A不符合题意；转速很高的砂轮半径不能做得太大，是为了防止因为高速转动，砂轮做离心运动而解体，B不符合题意；在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨低于外轨，是为了利用火车的重力提供向心力，防止火车因向心力不足而做离心运动脱离轨道，C不符合题意；离心水泵工作时是利用了离心运动，D符合题意．
故答案为：D
5.【答案】 B
【解析】A.用洗衣机脱水，是利用了离心现象，A不符合题意。
B.汽车转弯时要减速，是防止离心现象，B不是，符合题意。
C.用离心沉淀器分离物质，是利用了离心现象，C不符合题意。
D.转动雨伞，可以去除雨伞上的一些水，是利用了离心现象，D不符合题意。
故答案为：B。
6.【答案】 D
【解析】路面应建成外高内低，此时重力和支持力的合力指向内侧，可以提供圆周运动向心力．A不符合题意．当路面结冰时，与未结冰时相比，由于支持力和重力不变，则vc的值不变．B不符合题意．车速低于vc ， 所需的向心力减小，此时摩擦力可以指向外侧，减小提供的力，车辆不会向内侧滑动．C不符合题意．当速度为vc时，静摩擦力为零，靠重力和支持力的合力提供向心力，速度高于vc时，摩擦力指向内侧，只有速度不超出最高限度，车辆不会侧滑．D符合题意．
故答案为：D．
7.【答案】 B
【解析】提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干，A符合题意；转动带有雨水的雨伞，水滴将沿切线方向离开圆心，B不符合题意；运动的砂轮的转速不宜过大，目的是为了防止分子间的作用力不足以提供砂轮颗粒做离心运动而破裂，C符合题意；离心干燥 ( 脱水 ) 器是利用离心离心现象工作的机械，D符合题意；本题选择错误，
故答案为：B．
8.【答案】 B
【解析】制作“棉花糖”的过程中，糖熔化后被甩出，利用离心运动，
故答案为：B；
9.【答案】 B
【解析】当物体受到的合力大于物体需要的向心力时，物体做近心运动；
当物体受到的合力小于物体需要的向心力时，物体将会远离圆心做离心运动；
当物体受到的合力等于所需要的向心力时，物体将做圆周运动； 故只有B符合题意；ACD不符合题意；
故答案为：B．
10.【答案】D
【解析】当 F=mv2r 时，物体将做匀速圆周运动，A不符合题意；当外界提供的合力小于所需要的向心力时，即当 Fmv2r 时，物体将做近心运动，C不符合题意；棉花糖制作机，也是通过机器转速增加，所需要的向心力增加，发生离心现象，D符合题意．
故答案为：D.
11.【答案】 C
【解析】车辆转弯时，站着的乘客如果不拉好扶手，有可能由于离心力的作用向外侧倾倒.
12.【答案】 B
【解析】水滴依附的附着力是一定的，当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时，水滴做离心运动而被甩掉，故应用了离心运动；
故答案为：B。
13.【答案】 1775；离心
【解析】脱水桶的转速n=900r/min=15r/s，可知周期 T=1n＝115s ，向心加速度 a=d2?4π2T2=0.42×4×3.142(115)2≈1775m/s2 ．
脱水桶能使衣服脱水是物理中的离心现象．
14.【答案】离心；切线方向
【解析】解：制作“棉花”糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁．内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，由于惯性从内筒壁的小孔沿切线方向飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒． 故答案为：离心；切线方向
15.【答案】离心现象；小于
【解析】解：衣物附在筒壁上，随洗衣机的甩干筒做圆周运动，此时，衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力．重力与摩擦力平衡，由筒壁的弹力提供向心力． 根据向心力公式得到，弹力F=mω2r，当转速的增大时，m、r不变，则F增大．当大于衣服的附着力时，出现离心现象，导致水被甩出．
故答案为：离心现象；小于
16.【答案】Pa；Pb
【解析】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． 故答案为：Pa；Pb．
17.【答案】 （1）解:在BC弯道，由牛顿第二定律得， μmg=mvmax2R ，
代入数据解得vmax=12m/s
答：在弯道上行驶的最大速度为12m/s
（2）解:汽车匀减速至B处，速度减为12m/s时，加速度最小，
由运动学公式 -2aminSAB=vmax2-vA2 ，
代入数据解得 amin=4m/s2
答：在AB段做匀减速运动的最小加速度为4m/s2
【解析】小车先做匀减速运动，进入弯道做圆周运动。圆周运动时摩擦力提供向心力可得最大速度，再由动能定理可得匀减速运动的加速度。
18.【答案】 （1）解：汽车在该弯路上以最大速度vm行驶时，由最大静摩擦力提供向心力
μmg＝ mvm2R ?
vm＝ μgR ＝14 m/s
（2）解：汽车速度为36 km/h＝10? m/sFf＝ mv2R ＝5 000 N.
【解析】汽车在水平公路上行驶时，受重力、支持力和摩擦力，重力和支持力平衡，由摩擦力提供向心力，根据f=mv2r可解。
19.【答案】 （1）解:汽车受重力和支持力两个力作用，如图所示．
则有：N=mg=5000N，
所以汽车对拱桥的压力为：FN=N=5000N
答：如图所示，汽车对圆弧形拱桥的压力是5000N
（2）解:汽车的向心加速度为：a= v2R=3640=0.9m/s2 ，
根据牛顿第二定律得：mg﹣N=ma，
解得：N=mg﹣ma=500×（10﹣0.9）N=4550N．
则汽车对圆弧形拱桥的压力为4550N
答：汽车的向心加速度是0.72m/s2；汽车对圆弧形拱桥的压力是4640N
（3）解:汽车只受重力，根据mg= mv'2R 得，
汽车的速度为： v'=gR=40×10=20m/s2
答：汽车的速度为20m/s．
【解析】（1）静力学问题，考查牛顿第一定律。
（2）圆周运动分体，围绕受力和圆周运动列方程即可。
（3）注意对桥的压力恰好为零的临界点是（2）中N=0的特殊情况。