2020-2021学年高一物理人教版必修2同步课时作业（6）向心力

2020-2021学年高一物理人教版必修2同步课时作业
（6）向心力
1.一圆盘可绕通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动。在圆盘上放置一小木块A,它随圆盘一起做匀速圆周运动如图,则关于木块A的受力,下列说法正确的是( )
A.木块A受重力、支持力和向心力
B.木块A受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方向与木块运动方向相反
C.木块A受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方向指向圆心
D.木块A受重力、支持力和静摩擦力,摩擦力的方向与木块运动方向相同
2.如图所示,摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动．座舱的质量为运动半径为,角速度大小为,重力加速度为,则座舱( )
A.运动周期为
B.线速度的大小为
C.受摩天轮作用力的大小始终为
D.所受合力的大小始终为
3.在光滑的水平面上,用长为的细线拴一质量为的小球,使小球以角速度做匀速圆周运动，下列说法中正确的是( )
A.不变,越大线越易被拉断
B.不变,越小线越易被拉断
C.不变,越大线越易被拉断
D.不变,减半且角速度加倍时,线的拉力不变
4.如图所示为赛车场的一个水平“U”形弯道,转弯处为圆心在O点的半圆,内外半径分别为r和2r。一辆质量为m的赛车通过线经弯道到达线,有如图所示的①②③三条路线,其中路线③是以为圆心的半圆,。赛车沿圆弧路线行驶时,路面对轮胎的最大径向静摩擦力为。选择路线,赛车以不打滑的最大速率通过弯道(所选路线内赛车速率不变,发动机功率足够大),则( )
A.选择路线①,赛车经过的路程最短
B.选择路线②,赛车的速率最小
C.选择路线③,赛车所用时间最短
D.①②③三条路线的圆弧上,赛车的向心加速度大小相等
5.如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒,其轴线垂直于水平面,圆锥筒固定在水平地面不动.有两个质量均为m的小球A和小球B紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动,小球B所在的高度为小球A所在的高度一半.下列说法正确的是( )
A.小球所受的支持力大小之比为
B.小球所受的支持力大小之比为
C.小球的角速度之比为
D.小球的线速度之比为
6.飞机俯冲拉起时,飞行员处于超重状态,此时座位对飞行员的支持力大于所受的重力,这种现象叫过荷。过荷过重会造成飞行员大脑贫血,四肢沉重,暂时失明,甚至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的支持力影响。取,则当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲速度为100m/s时,圆弧轨道的最小半径为（ ）
A.100m B.111m C.125m D.250m
7.如图所示,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴的距离为与转轴的距离为2l。木块与國盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( )
A.b一定比a先开始滑动
B.所受的摩擦力始终相等
C.是b开始滑动的临界角速度
D.当时,a所受摩擦力的大小为
8.如图所示,有一固定的且内壁光滑的半球面,球心为O,最低点为C,有两个可视为质点且质量相同的小球A和B,在球面内壁两个高度不同的水平面内做匀速圆周运动,A球的轨迹平面高于B球的轨迹平面,两球与O点的连线与竖直线间的夹角分别为和,则()( )
A.两球所受支持力的大小之比为
B.两球运动的周期之比为
C.两球的角速度之比为
D.两球的线速度之比为
9.如图所示,质量相等的两物体紧贴在匀速转动的圆筒的竖直内壁上,随圆筒一起做匀速圆周运动,则下列关系正确的有( )
A.运动周期 B.筒壁对它们的弹力
C.线速度 D.它们受到的摩擦力
10.如图所示,弹性杆插入桌面的小孔中,杆的另一端连有一个质量为m的小球,现使小球在水平面内做匀速圆周运动,通过传感器测得杆对小球的作用力的大小为F,小球运动的角速度为ω,重力加速度为g,则小球圆周运动的半径为( )
A. B. C. D.
答案以及解析
1.答案：C
解析：向心力,是使质点(或物体)作曲线运动时所需的指向曲率中心(圆周运动时即为圆心)的力.物体做圆周运动时,沿半径指向圆心方向的外力(或外力沿半径指向圆心方向的分力)称为向心力,又称法向力.物体绕圆盘中心做匀速圆周运动,合力提供向心力,指向圆心;物体受重力、支持力、静摩擦力,其中重力和支持力二力平衡,物体所需的向心力由静摩擦力提供,静摩擦力的方向指向圆心,向心力是合力,不能说成物体受到向心力,所以选C.
2.答案：BD
解析：由于座舱做匀速圆周运动,由公式,解得：,故A错误；由圆周运动的线速度与角速度的关系可知,,故B正确；由于座舱做匀速圆周运动,所以座舱受到摩天轮的作用力是变力,不可能始终为,故C错误；由匀速圆周运动的合力提供向心力可得：,故D正确。
3.答案：AC
解析：小球在光滑的水平面上做勾速圆周运动,线的拉力提供向心力,由向心力公式得,当不变时,与成正比,A项正确;不变时,与成正比,B项错误;当不变时,与成正比,C项正确;不变,减半,加倍时,线的拉力变为原来的2倍,D项错误。
4.答案：ACD
解析：路线①的路程,路线②的路程,路线③的路程,故选择路线①,赛车经过的路程最短,故A正确;因为运动过程中赛车以不打滑的最大速率通过弯道,即最大径向静摩擦力提供向心力,所以有,所以运动的加速度相同,根据公式可得,即半径越大,速度越大,路线①的速率敁小,故B错误,D正确;丙为,,结合,根据公式可得选择路线③,赛车所用时间最短,故C正确。
5.答案：BD
解析：两球均贴着圆筒的内壁,在水平面内做匀速圆周运动,由重力和筒壁的支持力的合力提供向心力,如图所示,由图可知,筒壁对两球的支持力均为,故支持力大小之比为1:1,故A错误,B正确;由合力提供向心力,,由于小球的轨道半径之比为2:1,则角速度之比为,故C错误;由合力提供向心力,,得,的线速度之比为,故D正确。
6.答案：C
解析：在飞机经过最低点时,对飞行员受力分析:重力mg和支持力N,两者的合力提供向心力,根据题意, 时,圆弧轨道半径最小,由牛顿第二定律列出: 则得:
联立计算得出: 所以C选项是正确的
7.答案：AC
解析：小木块都随水平转盘做匀速圆周运动时,在发生相对滑动之前,角速度相等,静摩擦力提供向心力,即,于木块b的半径大,所以发生相对滑动前木块b的静摩擦力大,选项B错误。随着角速度的增大,当静摩擦力等于滑动摩擦力时木块开始滑动,则有,代入两个木块的半径,木块a开始滑动时的角速度,木块b开始滑动时的角速度,选项C正确。根据,所以木块b先开始滑动,选项A正确。当角速度时,a没有滑动,则,选项D错误。
8.答案：ACD
解析：由于小球在运动的过程中受到的合力沿水平方向,旦恰好提供向心力,所以根据平行四边形定则得,,所以,故A正确;小球受到的合力,其中,解得,则,故B错误;根据得,所以,故C正确;根据得,所以,故D正确。
9.答案：BC
解析：由题分析可知,两物体的角速度相同,周期相同,由相间,则线速度与半径成正比,的半径大,则其线速度大,故A错误,C正确。两个物体都做匀速圆周运动,由圆筒的弹力提供向心力,则相等,F与r成正比,所以可知,故B正确。两个物体竖直方向都没有加速度,受力平衡,所受的摩擦力都等于重力,而两个物体的茧力相等,故,故D错误。
10.答案：C
解析：小球所受的合力提供向心力,有,杆对小球的弹力与小球的重力的合力指向圆心,如图所示,根据平行四边形定则得,杆对小球的作用力,联立可得,故C正确,A、B、D错误。