人教版必修2-5.6《向心力》考試試題(含解析)

新編必修25.6《向心力》試題大牛（2020年2月）一、選擇題1.關(guān)于向心力，下列說(shuō)法中正確的是()A．向心力是做圓周運(yùn)動(dòng)的物體實(shí)際受到的力B．向心力是一個(gè)性質(zhì)力C．月球繞地球圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)是由萬(wàn)有引力提供向心力D．摩擦力不能提供向心力2.一只小狗拉著雪橇在水平冰面上沿著圓弧形的道路勻速行駛，如圖所示為雪橇所受的牽引力F及摩擦力Ff的示意圖，其中正確的是()3.一質(zhì)量為m的物體，沿半徑為R的向下凹的半圓形軌道滑行，如圖所示，經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，物體與軌道之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則它在最低點(diǎn)時(shí)受到的摩擦力為()A．μmgB．C．μm(g＋)D．μm(g－)4.某飛行員的質(zhì)量為m，駕駛飛機(jī)在豎直面內(nèi)以速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓的半徑為R，在圓周的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)比較，飛行員對(duì)坐椅的壓力在最低點(diǎn)比最高點(diǎn)大(設(shè)飛行員始終垂直于坐椅的表面)()A．mgB．2mgC．mg＋D．25.如圖所示，圓盤上疊放著兩個(gè)物塊A和B，當(dāng)圓盤和物塊繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊與圓盤始終保持相對(duì)靜止，則()A．物塊A不受摩擦力作用B．物塊B受5個(gè)力作用C．當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，A所受摩擦力增大，B所受摩擦力減小D．A對(duì)B的摩擦力方向沿半徑指向轉(zhuǎn)軸6.如圖所示，物塊P置于水平轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起運(yùn)動(dòng)，圖中c方向沿半徑指向圓心，a方向與c方向垂直.當(dāng)轉(zhuǎn)盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P受摩擦力方向?yàn)閏B．當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P不受轉(zhuǎn)盤的摩擦力C．當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P受摩擦力方向可能為aD．當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P受摩擦力方向可能為b7.如圖所示，一根輕桿(質(zhì)量不計(jì))的一端以O(shè)點(diǎn)為固定轉(zhuǎn)軸，另一端固定一個(gè)小球，小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)沿順時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圖中位置時(shí)，輕桿對(duì)小球作用力的方向可能()A．沿F1的方向B．沿F2的方向C．沿F3的方向D．沿F4的方向8.一種玩具的結(jié)構(gòu)如圖所示，豎直放置的光滑鐵環(huán)的半徑為R＝20cm，環(huán)上有一穿孔的小球m，僅能沿環(huán)做無(wú)摩擦的滑動(dòng)，如果圓環(huán)繞著環(huán)心的豎直軸以10rad/s的角速度旋轉(zhuǎn)(g＝10m/s2)，則相對(duì)環(huán)靜止時(shí)小球與環(huán)心O的連線O1O2的夾角是()A．30°B．45°C．60°D．75°9.(多選)如圖所示，長(zhǎng)L＝0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿，一端固定有一個(gè)質(zhì)量為m＝3kg的小球，另一端由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，使桿繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球的速率為v＝2m/s.取g＝10m/s2，下列說(shuō)法正確的是()A．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是24NB．小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的壓力大小是6NC．小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是54ND．小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是24N10.如圖所示，長(zhǎng)為l的細(xì)繩一端固定在O點(diǎn)，另一端拴住一個(gè)小球，在O點(diǎn)的正下方與O點(diǎn)相距的地方有一枚與豎直平面垂直的釘子；把小球拉起使細(xì)繩在水平方向伸直，由靜止開(kāi)始釋放，當(dāng)細(xì)繩碰到釘子的瞬間，下列說(shuō)法正確的是()A．小球的線速度不發(fā)生突變B．小球的角速度突然增大到原來(lái)的2倍C．小球的向心加速度突然增大到原來(lái)的2倍D．繩子對(duì)小球的拉力突然增大到原來(lái)的2倍11.如圖所示，木板B托著木塊A在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．從水平位置a到最高點(diǎn)b的過(guò)程中()A．B對(duì)A的支持力越來(lái)越大B．B對(duì)A的支持力越來(lái)越小C．B對(duì)A的摩擦力越來(lái)越大D．B對(duì)A的摩擦力越來(lái)越小12.如圖所示，一根細(xì)線下端拴一個(gè)金屬小球P，細(xì)線的上端固定在金屬塊Q上，Q放在帶小孔的水平桌面上．小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(圓錐擺)．現(xiàn)使小球在一個(gè)更高一些的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)(圖上未畫(huà)出)，兩次金屬塊Q都保持在桌面上靜止．則后一種情況與原來(lái)相比較，下面的判斷中正確的是()A．小球P運(yùn)動(dòng)的周期變大B．小球P運(yùn)動(dòng)的線速度變大C．小球P運(yùn)動(dòng)的角速度變大D．Q受到桌面的支持力變大二、實(shí)驗(yàn)題13.一物理興趣小組利用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)探究物體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力與角速度、半徑的關(guān)系.(1)首先，他們讓一砝碼做半徑r為0.08m的圓周運(yùn)動(dòng)，數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量和計(jì)算得到若干組向心力F和對(duì)應(yīng)的角速度ω，如表．請(qǐng)你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在圖甲上繪出F－ω的關(guān)系圖像．(2)通過(guò)對(duì)圖像的觀察，興趣小組的同學(xué)猜測(cè)F與ω2成正比．你認(rèn)為，可以通過(guò)進(jìn)一步轉(zhuǎn)換，做出________________關(guān)系圖像來(lái)確定他們的猜測(cè)是否正確．(3)在證實(shí)了F∝ω2之后，他們將砝碼做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r再分別調(diào)整為0.04m、0.12m，又得到了兩條F－ω圖像，他們將三次實(shí)驗(yàn)得到的圖像放在一個(gè)坐標(biāo)系中，如圖乙所示．通過(guò)對(duì)三條圖像的比較、分析、討論，他們得出F∝r的結(jié)論，你認(rèn)為他們的依據(jù)是___________________________________________________________．(4)通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，他們得出：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的向心力F與角速度ω、半徑r的數(shù)學(xué)關(guān)系式是F＝kω2r，其中比例系數(shù)k的大小為_(kāi)_______，單位是________．14.如圖甲所示是某同學(xué)探究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量、向心力、軌道半徑及線速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置，圓柱體放置在水平光滑圓盤上做勻速圓周運(yùn)動(dòng).力傳感器測(cè)量向心力F，速度傳感器測(cè)量圓柱體的線速度v，該同學(xué)通過(guò)保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變，來(lái)探究向心力F與線速度v的關(guān)系：(1)該同學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)方法為_(kāi)_______.A.等效替代法B.控制變量法C.理想化模型法(2)改變線速度v，多次測(cè)量，該同學(xué)測(cè)出了五組F、v數(shù)據(jù)，如下表所示：該同學(xué)對(duì)數(shù)據(jù)分析后，在圖乙坐標(biāo)紙上描出了五個(gè)點(diǎn).①作出F－v2圖線；②若圓柱體運(yùn)動(dòng)半徑r＝0.2m，由作出的F－v2的圖線可得圓柱體的質(zhì)量m＝________kg.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)三、計(jì)算題15.如圖所示，用一根長(zhǎng)為l＝1m的細(xì)線，一端系一質(zhì)量為m＝1kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，另一端固定在一光滑錐體頂端，錐面與豎直方向的夾角θ＝37°，當(dāng)小球在水平面內(nèi)繞錐體的軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為ω時(shí)，細(xì)線的張力為FT.(g取10m/s2，結(jié)果可用根式表示)求：(1)若要小球離開(kāi)錐面，則小球的角速度ω0至少為多大.(2)若細(xì)線與豎直方向的夾角為60°，則小球的角速度ω′為多大.16.一轉(zhuǎn)動(dòng)裝置如圖所示，四根輕桿OA、OC、AB和CB與兩小球以及一小環(huán)通過(guò)鉸鏈連接，輕桿長(zhǎng)均為l，球和環(huán)的質(zhì)量均為m，O端固定在豎直的輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上，套在轉(zhuǎn)軸上的輕質(zhì)彈簧連接在O與小環(huán)之間，原長(zhǎng)為L(zhǎng)，裝置靜止時(shí)，彈簧長(zhǎng)為L(zhǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)該裝置并緩慢增大轉(zhuǎn)速，小環(huán)緩慢上升．彈簧始終在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦和空氣阻力，重力加速度為g，求：(1)彈簧的勁度系數(shù)k；(2)AB桿中彈力為零時(shí)，裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω0.17.如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤可繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，盤上疊放著質(zhì)量均為1kg的A、B兩個(gè)物塊，B物塊用長(zhǎng)為0.25m的細(xì)線與固定在轉(zhuǎn)盤中心處的力傳感器相連，兩個(gè)物塊和傳感器的大小均可不計(jì)．細(xì)線能承受的最大拉力為8N，A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，B與轉(zhuǎn)盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，且可認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力．轉(zhuǎn)盤靜止時(shí)，細(xì)線剛好伸直，傳感器的讀數(shù)為零．當(dāng)轉(zhuǎn)盤以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器上就會(huì)顯示相應(yīng)的讀數(shù)F(g＝10m/s2)．(1)當(dāng)B與盤面之間的靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，求F的大小和轉(zhuǎn)盤的角速度ω1；(2)當(dāng)A與B恰好分離時(shí)，求F的大小和轉(zhuǎn)盤的角速度ω2；(3)試通過(guò)計(jì)算在坐標(biāo)系中作出F－ω2圖象．

答案解析1.C【解析】向心力不是受到的力，它是效果力，A、B錯(cuò)；摩擦力可以提供向心力，例如放在粗糙圓盤，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體就是摩擦力提供向心力，D錯(cuò)．2.C【解析】雪橇運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，與圓弧相切.又因?yàn)檠┣磷鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)時(shí)合力充當(dāng)向心力，合力方向必然指向圓心.綜上可知，C項(xiàng)正確.3.C【解析】在最低點(diǎn)由向心力公式得：FN－mg＝m，得FN＝mg＋m，又由摩擦力公式有Ff＝μFN＝μ(mg＋m)，C選項(xiàng)正確.4.B【解析】在最高點(diǎn)有：F1＋mg＝m，解得：F1＝m－mg；在最低點(diǎn)有：F2－mg＝m，解得：F2＝mg＋m.所以F2－F1＝2mg，B正確.5.B【解析】物塊A受到的摩擦力充當(dāng)向心力，A錯(cuò)；物塊B受到重力、支持力、A對(duì)物塊B的壓力、A對(duì)物塊B沿半徑向外的靜摩擦力和圓盤對(duì)物塊B沿半徑向里的靜摩擦力，共5個(gè)力的作用，B正確；當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，A、B所受摩擦力都增大，C錯(cuò)誤；A對(duì)B的摩擦力方向沿半徑向外，D錯(cuò)誤.故選B.6.A【解析】轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊P所受的重力和支持力平衡，摩擦力提供其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故摩擦力方向指向圓心O點(diǎn)，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊P做加速圓周運(yùn)動(dòng)，不僅有沿c方向指向圓心的向心力，還有指向a方向的切向力，使線速度大小增大，兩方向的合力即摩擦力可能指向b，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊P做減速圓周運(yùn)動(dòng)，不僅有沿c方向指向圓心的向心力，還有指向a相反方向的切向力，使線速度大小減小，兩方向的合力即摩擦力可能指向d，D項(xiàng)錯(cuò)誤.7.C【解析】因小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以其所受各力的合力一定指向圓心，充當(dāng)向心力，若受桿彈力為F1、F2、F4時(shí)與重力的合力均不可能沿桿指向圓心，只有桿的彈力為F3時(shí)合力才可能沿桿指向圓心，故選項(xiàng)C正確．8.C【解析】相對(duì)靜止時(shí)小球和環(huán)的角速度相同，對(duì)小球受力分析，受重力和環(huán)的支持力，兩力的合力指向圓心，故有mgtanθ＝m(Rsinθ)ω2，解得tanθ＝，即θ＝60°，C正確．9.BC【解析】小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，設(shè)桿對(duì)小球的作用力為F、沿豎直方向向下為正方向，則根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律有F＋mg＝m，代入數(shù)值有F＝－6(N)，可知小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的壓力大小是6N，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；同理可得小球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是54N，C正確，D錯(cuò)誤，應(yīng)選BC.10.ABC【解析】細(xì)繩與釘子碰撞前后瞬間，小球的線速度大小不變，A對(duì)；由ω＝、a＝，線速度大小不變，半徑變?yōu)樵瓉?lái)的一半，則角速度和向心加速度增大到原來(lái)的2倍，B，C對(duì)；由牛頓第二定律有T－mg＝m，得T＝mg＋m，v不變，r變?yōu)樵瓉?lái)的，T不是原來(lái)的2倍，D錯(cuò)．11.BD12.BC【解析】對(duì)小球受力分析知，小球的合力為F合＝mgtanθ，因?yàn)閙gtanθ＝mω2lsinθ，所以ω＝，當(dāng)小球在一個(gè)更高的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)θ變大，則ω變大，又因?yàn)門＝，所以周期變小，故A錯(cuò)，C對(duì)．在更高的水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球的運(yùn)動(dòng)半徑變大，由v＝ωr知v變大，B正確；繩子的拉力在豎直方向的分力總等于小球P的重力，故Q受到桌面的支持力總等于P、Q的重力和，D錯(cuò)誤．13.(1)(2)F與ω2(3)做一條平行與縱軸的輔助線，觀察和圖像的交點(diǎn)中力的數(shù)值之比是否為1∶2∶3(4)0.037kg【解析】(1)由題中的數(shù)據(jù)描點(diǎn)，用平滑曲線連線，如圖所示(2)若興趣小組的同學(xué)猜測(cè)F與ω2成正比，則可畫(huà)出F－ω2關(guān)系圖像來(lái)確定，若F－ω2關(guān)系圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，即可證明猜測(cè)是正確的(3)做一條平行與縱軸的輔助線，觀察和圖像的交點(diǎn)中力的數(shù)值之比是否為1∶2∶3，若圖像的交點(diǎn)中力的數(shù)值之比滿足1∶2∶3則他們可以得出F∝r的結(jié)論(4)由F、ω、r的單位可得出k的單位為kg，既是物體的質(zhì)量，再由k＝將F、ω的數(shù)據(jù)帶入求解出k的平均值為0.037.14.(1)B(2)①②0.1815.（1)rad/s(2)2rad/s【解析】(1)若要小球剛好離開(kāi)錐面，則小球只受到重力和細(xì)線的拉力，如圖所示.小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡圓在水平面內(nèi)，故向心力水平，運(yùn)用牛頓第二定律及向心力公式得：mgtanθ＝mωlsinθ解得：ω＝即ω0＝＝rad/s.(2)當(dāng)細(xì)線與豎直方向成60°角時(shí)，由牛頓第二定律及向心力公式得：mgtanα＝mω′2lsinα解得：ω′2＝，即ω′＝＝2rad/s.16.(1)(2)【解析】(1)裝置靜止時(shí)，設(shè)OA、AB桿中的彈力大小分別為F1、T1，OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為θ1.小環(huán)受到彈簧的彈力F彈1＝k·，小環(huán)受力平衡：F彈1＝mg＋2T1cosθ1，小球受力平衡：F1cosθ1＋T1cosθ1－mg