人教版2019必修第二冊(cè)高一物理精講與精練高分突破考點(diǎn)專題 6.2 向心力（附答案）

6.2：向心力一：知識(shí)精講歸納考點(diǎn)一：向心力1.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的指向圓心的力2．公式：Fn＝eq\f(mv2,r)和Fn＝mrω2.3．方向向心力的方向始終指向圓心，由于方向時(shí)刻改變，所以向心力是變力．4．效果力向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的，凡是產(chǎn)生向心加速度的力，不管屬于哪種性質(zhì)，都是向心力．5.作用效果改變線速度的方向。由于向心力始終指向圓心，其方向與物體運(yùn)動(dòng)方向始終垂直，故向心力不改變線速度的大小?？键c(diǎn)二：變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)1．變速圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)所受合外力一般不等于向心力，合外力一般產(chǎn)生兩個(gè)方面的效果：(1)合外力F跟圓周相切的分力Ft，此分力產(chǎn)生切向加速度at，描述速度大小變化的快慢．(2)合外力F指向圓心的分力Fn，此分力產(chǎn)生向心加速度an，向心加速度只改變速度的方向．2．一般曲線運(yùn)動(dòng)的處理方法一般曲線運(yùn)動(dòng)，可以把曲線分割成許多很短的小段，每一小段可看作一小段圓弧．圓弧彎曲程度不同，表明它們具有不同的半徑．這樣，質(zhì)點(diǎn)沿一般曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以采用圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法進(jìn)行處理．技巧歸納一：向心力的大小、方向和來源1．向心力的作用效果由于向心力始終指向圓心，其方向與物體運(yùn)動(dòng)方向始終垂直，故向心力不改變線速度的大小，只改變線速度的方向．2．大小Fn＝man＝meq\f(v2,r)＝mω2r＝mωv.對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力大小始終不變，但對(duì)非勻速圓周運(yùn)動(dòng)(如用一根繩拴住小球繞固定圓心在豎直平面內(nèi)做的圓周運(yùn)動(dòng))，其向心力大小隨速率v的變化而變化，公式表述的只是瞬時(shí)值．3．方向無論是否為勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力總是沿著半徑指向圓心，方向時(shí)刻改變，故向心力是變力．4．向心力的來源物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力由物體所受力中沿半徑方向的力提供．幾種常見的實(shí)例如下：實(shí)例向心力示意圖用細(xì)線拴住的小球在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)繩子的拉力和重力的合力提供向心力，F(xiàn)向＝F＋G用細(xì)線拴住小球在光滑水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)線的拉力提供向心力，F(xiàn)向＝FT物體隨轉(zhuǎn)盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，且相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止轉(zhuǎn)盤對(duì)物體的靜摩擦力提供向心力，F(xiàn)向＝Ff小球在細(xì)線作用下，在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)重力和細(xì)線的拉力的合力提供向心力，F(xiàn)向＝F合技巧歸納二：勻速圓周運(yùn)動(dòng)1．質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件合力的大小不變，方向始終與速度方向垂直且指向圓心．勻速圓周運(yùn)動(dòng)是僅速度的方向變化而速度大小不變的運(yùn)動(dòng)，所以只存在向心加速度，因此向心力就是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力．2．勻速圓周運(yùn)動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)(1)線速度大小不變、方向時(shí)刻改變．(2)角速度、周期、頻率都恒定不變．(3)向心加速度和向心力的大小都恒定不變，但方向時(shí)刻改變．3．勻速圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)(1)線速度大小不變而方向時(shí)刻改變，是變速運(yùn)動(dòng)，不是勻速運(yùn)動(dòng)．(2)加速度大小不變而方向時(shí)刻改變，是變加速曲線運(yùn)動(dòng)．4．分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的步驟(1)明確研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，畫出受力示意圖．(2)將物體所受外力通過力的正交分解，分解到沿切線方向和沿半徑方向．(3)列方程：沿半徑方向滿足F合1＝mrω2＝meq\f(v2,r)＝eq\f(4π2mr,T2)，沿切線方向F合2＝0.(4)解方程求出結(jié)果．二：考點(diǎn)題型歸納題型一：向心力的定義1．（2021·高一）關(guān)于向心力的說法中正確的是（）A．向心力是除物體所受重力、彈力以及摩擦力以外的一種新力B．向心力不改變圓周運(yùn)動(dòng)物體速度的大小C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力是不變的D．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受各力的合力一定是向心力2．（2023·全國·高一）下列關(guān)于向心力的說法正確的是（）A．物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生了向心力 B．向心力就是物體受到的合力C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力是不變的 D．向心力改變做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向3．（2022春·貴州黔西·高一）下列關(guān)于向心力的論述中，正確的是（）A．向心力可以是重力、彈力、摩擦力等力中某一種力，也可以是這些力中某幾個(gè)力的合力B．向心力與重力、彈力、摩擦力一樣是一種特定的力，它只有物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)才產(chǎn)生C．向心力既可能改變物體運(yùn)動(dòng)的方向，又可能改變物體運(yùn)動(dòng)的快慢D．物體做圓周運(yùn)動(dòng)后，過一段時(shí)間后就會(huì)受到向心力題型二：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)4．（2022春·云南昭通·高一期末）下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說法正確的是（）A．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，所受合力一定指向圓心B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其線速度不變C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其加速度不變D．勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)5．（2022春·四川綿陽·高一期末）一物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度為，在任意一段時(shí)間t內(nèi)（）A．加速度恒定不變 B．線速度恒定不變C．位移大小是 D．線速度方向改變6．（2022春·新疆伊犁·高一期中）下列說法正確的是（）A．勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng) B．勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻變速運(yùn)動(dòng)C．勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng) D．物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度不變題型三：向心力的來源7．（2023·高一課時(shí)練習(xí)）如圖所示，用長為L的細(xì)線拴住一個(gè)質(zhì)量為m的小球，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g，關(guān)于小球的受力情況，下列說法正確的是（）A．小球受到重力、細(xì)線的拉力和向心力三個(gè)力B．向心力由細(xì)線對(duì)小球的拉力提供C．向心力的大小等于細(xì)線對(duì)小球拉力的水平分力D．向心力的大小等于8．（2022·全國·高一假期作業(yè)）如圖所示，質(zhì)量為m的木塊從半徑為R的半球形碗的碗口下滑到碗的最低點(diǎn)的過程中，如果由于摩擦力的作用使得木塊的速率不變，則（）A．木塊下滑的過程中受重力、彈力、摩擦力和向心力4個(gè)力作用B．因?yàn)樗俾什蛔?，所以木塊加速度為零C．木塊下滑的過程中所受的合力越來越大D．木塊下滑過程中加速度大小不變，方向時(shí)刻指向球心9．（2022春·陜西西安·高一長安一中期末）如圖所示，一圓筒繞其中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，筒內(nèi)壁上緊挨著一個(gè)物體與筒一起運(yùn)動(dòng)且相對(duì)筒無滑動(dòng)，關(guān)于物體受力的說法正確的是（）A．重力、靜摩擦力B．重力、滑動(dòng)摩擦力、向心力C．重力、彈力、靜摩擦力D．重力、彈力、滑動(dòng)摩擦力、向心力題型四：向心力的綜合計(jì)算問題10．（2022·全國·高一假期作業(yè)）如圖，A、B兩小球沿倒置的光滑圓錐內(nèi)側(cè)在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。則（）A．A球質(zhì)量大于B球 B．A球線速度大于B球C．A球轉(zhuǎn)動(dòng)周期小于B球 D．A球向心加速度小于B球11．（2022·全國·高一假期作業(yè)）如圖所示，輕繩的一端系著物塊A，另一端通過水平轉(zhuǎn)盤中心的光滑小孔O吊著小球B，A隨轉(zhuǎn)盤一起繞通過小孔O的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，小球B始終與轉(zhuǎn)盤保持相對(duì)靜止。已知：物塊A與小球B質(zhì)量均為m，物塊A與轉(zhuǎn)盤接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，物塊A轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為r，重力加速度為g，則轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可能是（）A． B． C． D．12．（2022·高一課時(shí)練習(xí)）飛機(jī)由俯沖轉(zhuǎn)為上升的一段軌跡可以看成圓弧，如圖所示，如果這段圓弧的半徑r=800m，飛行員能承受的力最大為自身重力的8倍。飛機(jī)在最低點(diǎn)P的速率不得超過（g=10m/s2）（）A．m/s B． C． D．題型五：通過牛頓第二定律求向心力13．（2023·高一）如圖所示，長為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A。把球拉起使細(xì)繩在水平方向伸直，由靜止開始釋放，在細(xì)繩碰到釘子后的瞬間（細(xì)繩沒有斷），下列說法中正確的是（）A．小球的向心加速度突然增大到原來的3倍 B．小球的線速度突然增大到原來的3倍C．小球的角速度突然增大到原來的1.5倍 D．小球的向心力突然增大到原來的1.5倍14．（2023春·河北廊坊·高一河北省文安縣第一中學(xué)?？奸_學(xué)考試）如圖所示，水平放置的圓盤繞過圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，質(zhì)量分別為、的物塊、（均視為質(zhì)點(diǎn)）放置在圓盤上隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為、，與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為、，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，現(xiàn)使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速逐漸緩慢增大，則比先滑動(dòng)的條件一定是（）A． B． C． D．15．（2022春·四川綿陽·高一期末）如圖所示，光滑小球串在三桿夾角均為的Y形桿上，三桿結(jié)點(diǎn)為O，Y形桿的一桿豎直，并繞該豎直桿勻速旋轉(zhuǎn)，使小球維持在距O點(diǎn)l處，重力加速度為g，則Y形桿旋轉(zhuǎn)的角速度為（）A． B． C． D．三：課堂過關(guān)精練一、單選題16．（2023秋·廣東廣州·高二廣東廣雅中學(xué)?？计谀┬∶魍瑢W(xué)乘坐高鐵分別以不同速率v1、v2通過同一水平圓弧形彎道，且v1>v2。若小明所需向心力的大小分別為F1、F2，則（）A．F1<F2 B．F1=F2C．F1>F2 D．F1、F2的大小關(guān)系無法確定17．（2021·高一課時(shí)練習(xí)）兩列列車相撞事故，造成了大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失．引發(fā)事故的主要原因是其中一列列車轉(zhuǎn)彎時(shí)超速行駛。如圖所示，是一種新型高速列車，當(dāng)它轉(zhuǎn)彎時(shí)，車廂會(huì)自動(dòng)傾斜，提供轉(zhuǎn)彎需要的向心力；假設(shè)這種新型列車以的速度在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎，彎道半徑為，則質(zhì)量為的乘客在列車轉(zhuǎn)彎過程中所受到的合外力為（）A．0 B．C． D．18．（2021·高一）做圓周運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體M和N，它們所受的向心力F與軌道半徑間的關(guān)系如圖所示，其中N的圖線為雙曲線的一支，則由圖像可知（）A．物體M、N的線速度大小均不變B．物體M、N的角速度均不變C．物體M的角速度不變，N的線速度大小不變D．物體N的角速度不變，M的線速度大小不變19．（2022·高一課時(shí)練習(xí)）如圖所示，摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。座艙的質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)半徑為R，角速度大小為ω，重力加速度為g，則座艙（）A．運(yùn)動(dòng)周期為 B．在最低點(diǎn)受摩天輪的作用力為mω2RC．受摩天輪作用力的大小始終為mg D．所受合力的大小始終為mω2R20．（2022·高一課時(shí)練習(xí)）如圖，一圓盤可繞一通過圓心且垂直于盤面的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤上放一塊橡皮，橡皮塊隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)（俯視為逆時(shí)針）。某段時(shí)間內(nèi)圓盤轉(zhuǎn)速不斷增大，但橡皮塊仍相對(duì)圓盤靜止，在這段時(shí)間內(nèi)，關(guān)于橡皮塊所受摩擦力Ff的方向的四種表示（俯視圖）中，正確的是（）A．B．C． D．21．（2023·高一課時(shí)練習(xí)）如圖所示，完全相同的A、B兩物塊置于繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤上，兩物塊始終相對(duì)于圓盤靜止，A離圓盤中心較遠(yuǎn)，則兩物塊（）A．線速度大小相同B．角速度相同C．向心力相同D．同時(shí)發(fā)生滑動(dòng)22．（2022春·北京·高一期中）我們可以用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來探究影響向心力大小的因素。關(guān)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是（）A．探究向心力和角速度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)將傳動(dòng)皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板B和擋板C處B．探究向心力和角速度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)將傳動(dòng)皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板A和擋板B處C．探究向心力和半徑的關(guān)系時(shí)，應(yīng)將傳動(dòng)皮帶套在兩塔輪半徑相同的輪盤上，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板A和擋板B處D．探究向心力和半徑的關(guān)系時(shí)，應(yīng)將傳動(dòng)皮帶套在兩塔輪半徑相同的輪盤上，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板B和擋板C處23．（2023·全國·高一假期作業(yè)）畫出圖中物體A的受力示意圖，并分析其所受向心力的來源。24．（2021·高一課時(shí)練習(xí)）一個(gè)圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是。盤面上距圓盤中心的位置有一個(gè)質(zhì)量為的小物體隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，已知小物塊與盤面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，，求：（1）小物體的線速度大??；（2）小物體的向心力大??；（3）當(dāng)圓盤的角速度增加到多大時(shí)，小物體會(huì)相對(duì)圓盤滑動(dòng)？四：高分突破精練一、單選題25．（2022春·北京昌平·高一期末）如圖所示，圓盤在水平面內(nèi)繞豎直中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤上P點(diǎn)有一小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)圓盤靜止。下列說法正確的是（）A．小物體僅受重力作用 B．小物體僅受重力、支持力作用C．小物體受重力、支持力和向心力作用 D．小物體受重力、支持力和靜摩擦力作用26．（2022春·廣東東莞·高一期末）如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒內(nèi)壁上，有一物體隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而未滑動(dòng)。當(dāng)圓筒的轉(zhuǎn)速減小以后，物體仍然隨圓筒一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)而未滑動(dòng)，則下列說法正確的是（

）A．物體所受彈力增大，摩擦力增大 B．物體所受彈力不變，摩擦力減小C．物體所受彈力減小，摩擦力不變 D．物體所受彈力增大，摩擦力不變27．（2022·全國·高一專題練習(xí)）過山車的部分軌道可簡化為半徑為、的圓，其底部位于同一水平面上，。質(zhì)量為的一節(jié)過山車（可簡化為質(zhì)點(diǎn)）以某一速度滑上半徑為的軌道時(shí)，恰好能通過軌道的最高點(diǎn)；若過山車通過軌道的最高點(diǎn)時(shí)速度恰好與通過的最高點(diǎn)時(shí)相等，則過山車通過的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道壓力為（）A．0 B． C． D．28．（2022春·廣東·高一深圳中學(xué)期中）如圖所示，摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，座艙的質(zhì)量為m，運(yùn)動(dòng)半徑為R，角速度大小為，重力加速度為g，則座艙（）A．運(yùn)動(dòng)周期為B．在與轉(zhuǎn)軸水平等高處受摩天輪作用力的大小為mgC．線速度的大小為D．所受合力的大小始終為二、多選題29．（2023·高一課時(shí)練習(xí)）質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所受向心力F與半徑R的關(guān)系圖線如圖所示，關(guān)于a、b、c、d四條圖線的描述可能正確的是（）A．a(chǎn)表示速度一定時(shí)，F(xiàn)與R的關(guān)系 B．b表示速度一定時(shí)，F(xiàn)與R的關(guān)系C．c表示角速度一定時(shí)，F(xiàn)與R的關(guān)系 D．d表示角速度一定時(shí)，F(xiàn)與R的關(guān)系30．（2021·高一課時(shí)練習(xí)）如圖所示，玻璃球沿碗的內(nèi)壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（若忽略摩擦），對(duì)這時(shí)球的受力情況正確的是（）A．重力和向心力B．重力和支持力C．合力指向水平方向D．合力指向碗底31．（2022·高一課時(shí)練習(xí)）如圖所示，在粗糙水平木板上放一個(gè)物塊，使木板和物塊一起在豎直平面內(nèi)沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，ab為水平直徑，cd為豎直直徑，在運(yùn)動(dòng)中木板始終保持水平，物塊相對(duì)于木板始終靜止，則（）A．物塊始終受到三個(gè)力作用B．物塊受到的合力始終指向圓心C．在c、d兩個(gè)位置，物塊所受支持力N=mg，摩擦力f為零D．在a、b兩個(gè)位置物塊所受摩擦力提供向心力，支持力N=mg32．（2022春·陜西渭南·高一期末）如圖所示，質(zhì)量為m的小球置于內(nèi)表面光滑的正方體盒子中，盒子的棱長略大于球的直徑。某同學(xué)拿著這個(gè)盒子在豎直面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，盒子在運(yùn)動(dòng)過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，已知重力加速度為g，盒子經(jīng)過最高點(diǎn)A時(shí)與小球間恰好無作用力。以下說法正確的是（）A．該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為B．該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為C．盒子經(jīng)過最低點(diǎn)C時(shí)與小球之間的作用力大小為2mgD．盒子經(jīng)過與圓心O等高處的B點(diǎn)時(shí)，小球?qū)凶幼蟊诘膲毫Υ笮閙g33．（2022春·陜西西安·高一期末）關(guān)于向心力，下列說法正確的是（）A．向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各力的合力，也可以是某個(gè)力的分力B．向心力一定是由做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合力提供，它是根據(jù)力的作用效果命名的C．對(duì)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力分析時(shí)，一定不要漏掉向心力D．向心力只能改變物體的運(yùn)動(dòng)方向，不能改變物體運(yùn)動(dòng)的快慢34．（2022·高一課時(shí)練習(xí)）小金屬球質(zhì)量為m，用長為L的輕質(zhì)懸線固定于O點(diǎn)，在O點(diǎn)的正下方處釘有一顆釘子P，把懸線沿水平方向拉直，如圖所示。若無初速度釋放小球，當(dāng)懸線碰到釘子后的瞬間（設(shè)線沒有斷）（）A．小球的角速度突然增大B．懸線的拉力突然減小C．小球的向心力突然增大D．小球的線速度突然增大35．（2022春·新疆伊犁·高一）如圖所示，一個(gè)固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個(gè)直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，從B點(diǎn)脫離后做平拋運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過0.2s后又恰好垂直與傾角為的斜面相碰。已知半圓形管道的半徑為R=0.5m，B小球可看做質(zhì)點(diǎn)且其質(zhì)量為m=1kg，g取10m/s2。則（）A．小球在斜面上的相碰點(diǎn)C與B點(diǎn)的水平距離是0.9mB．小球在斜面上的相碰點(diǎn)C與B點(diǎn)的水平距離是0.4mC．小球經(jīng)過管道的B點(diǎn)時(shí)，受到管道的作用力NB的大小是1ND．小球經(jīng)過管道的B點(diǎn)時(shí)，受到管道的作用力NB的大小是2N三、實(shí)驗(yàn)題36．（2022春·北京·高一期中）向心力演示器可以探究小球做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力F的大小與質(zhì)量m、角速度ω、軌道半徑r之間的關(guān)系，裝置如圖1所示，兩個(gè)變速塔輪通過皮帶連接。實(shí)驗(yàn)時(shí)，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄使長槽和短槽分別隨相應(yīng)的變速塔輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，槽糟內(nèi)的金屬小球就做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。橫臂的擋板對(duì)小球的壓力提供向心力，小球?qū)醢宓姆醋饔昧νㄟ^橫臂的杠杄作用使彈簧測(cè)力筒下降，從而露出標(biāo)尺，標(biāo)尺上黑白相間的等分格顯示出兩個(gè)金屬球所受向心力的比值。（1）在研究向心力F的大小與質(zhì)量m、角速度ω、半徑r之間的關(guān)系時(shí)，我們主要用到的物理方法是________。A．控制變量法

B．等效替代法

C．理想實(shí)驗(yàn)法（2）為了探究金屬球的向心力F的大小與軌道半徑r之間的關(guān)系，下列說法正確的是________。A．應(yīng)使用兩個(gè)質(zhì)量不等的小球B．應(yīng)使兩小球離轉(zhuǎn)軸的距離相同C．應(yīng)將皮帶套在兩邊半徑相等的變速塔輪上（3）某同學(xué)用傳感器測(cè)出小球做圓周運(yùn)動(dòng)向心力F的大小和對(duì)應(yīng)的周期T，獲得多組數(shù)據(jù)，畫出了如圖2所示的圖像，該圖像是一條過原點(diǎn)的直線，則圖像橫坐標(biāo)x代表的是________。37．（2022秋·重慶九龍坡·高一重慶市育才中學(xué)校考期末）某同學(xué)用如圖4甲所示裝置做探究向心力大小與線速度大小的關(guān)系。裝置中光滑水平直桿隨豎直轉(zhuǎn)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)滑塊套在水平光滑桿上，用細(xì)線將滑塊與固定在豎直轉(zhuǎn)軸上的力傳感器連接，當(dāng)滑塊隨水平桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線的拉力就是滑塊做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力，拉力的大小可以通過力傳感器測(cè)得，滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度可以通過速度傳感器測(cè)得。（1）要探究向心力大小與線速度大小的關(guān)系，采用的方法是___________。A．控制變量法

B．等效替代法

C．微元法

D．放大法（2）實(shí)驗(yàn)中，要測(cè)量滑塊做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的半徑，應(yīng)測(cè)量滑塊到___________（選填“力傳感器”或“豎直轉(zhuǎn)軸”）的距離。若僅多次改變豎直轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，測(cè)得多組力傳感器的示數(shù)F及速度傳感器的示數(shù)v，將測(cè)得的多組F、v值，在圖乙F—v2坐標(biāo)系中描點(diǎn)，請(qǐng)將描出的點(diǎn)進(jìn)行作圖______。若測(cè)得滑塊做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r=0.2m，由作出的F—v2圖線可得滑塊與速度傳感器的總質(zhì)量m=___________kg（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。四、解答題38．（2022·高一課時(shí)練習(xí)）如圖所示，長為L的細(xì)線拴一質(zhì)量為m的小球，細(xì)線另一端固定于O點(diǎn)，讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)通常稱為圓錐擺運(yùn)動(dòng)。已知運(yùn)動(dòng)中細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，重力加速度為g，求∶（1）小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力大小；（2）細(xì)線對(duì)小球的拉力F的大?。唬?）小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小。39．（2021春·云南曲靖·高一）如圖所示，小球通過細(xì)線繞圓心O在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知小球質(zhì)量m＝0.50kg，角速度大小ω＝2rad/s，細(xì)線長L＝0.20m。（1）求小球的線速度大小v、周期T、轉(zhuǎn)速n；（2）求細(xì)線對(duì)小球的拉力大小F；（3）若細(xì)線最大能承受10.0N的拉力，求小球運(yùn)行的最大線速度vm。參考答案：1．B【詳解】A．向心力是一種效果力，它可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是物體所受力的合力，它不是物體受到的一種新力，A錯(cuò)誤；B．向心力只改變物體運(yùn)動(dòng)的方向，不改變速度的大小，故B正確；C．物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力方向永遠(yuǎn)指向圓心，其大小不變，方向時(shí)刻改變，故C錯(cuò)誤；D．只有在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，合力提供向心力，而非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力并非物體受到的合力，故D錯(cuò)誤。故選B。2．D【詳解】A．物體做圓周運(yùn)動(dòng)就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是由物體本身產(chǎn)生的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．勻速圓周運(yùn)動(dòng)中由合力提供向心力，變速圓周運(yùn)動(dòng)中合力與向心力是不同的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．向心力始終指向圓心，方向時(shí)刻在改變，即向心力是變化的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．向心力的方向與速度方向垂直，不改變速度的大小，只改變速度的方向，選項(xiàng)D正確。故選D。3．A【詳解】A．物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力可以是某個(gè)力、幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力提供，故A正確。B．向心力是效果力，不是性質(zhì)力，與重力、彈力、摩擦力不同，應(yīng)有向心力，才使得物體做圓周運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C．向心力與速度始終垂直，只改變運(yùn)動(dòng)方向，不改變速度大小，故C錯(cuò)誤；D．向心力與圓周運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同時(shí)存在，故D錯(cuò)誤。故選A。4．A【詳解】A．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，靠合力提供向心力，合力一定指向圓心，故A正確；B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其線速度大小不變，方向改變，則線速度改變，故B錯(cuò)誤；CD．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其加速度大小不變，方向時(shí)刻指向圓心，則加速度變化，為非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，故CD錯(cuò)誤。故選A。5．D【詳解】A．加速度大小不變，方向不斷變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．線速度大小不變，方向不斷變化，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．根據(jù)題中條件，半徑未知，則不能求解位移大小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．線速度方向改變選項(xiàng)D正確。故選D。6．C【詳解】D．物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于線速度的方向時(shí)刻改變，故線速度是變化的，D錯(cuò)誤；A．勻速圓周運(yùn)動(dòng)線速度大小不變，方向時(shí)刻改變，不是勻速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；BC．因?yàn)閯蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的向心加速度時(shí)刻改變，故勻速圓周運(yùn)動(dòng)不是勻變速運(yùn)動(dòng)，是變加速運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤，C正確。故選C。7．C【詳解】ABC．對(duì)小球受力分析可知，小球受到重力、細(xì)線的拉力兩個(gè)力，這兩個(gè)力的合力提供向心力，也可把拉力分解，拉力的水平分力提供向心力，如圖所示，AB錯(cuò)誤，C正確；D．向心力的大小D錯(cuò)誤。故選C。8．D【詳解】A．木塊下滑的過程中受重力、彈力、摩擦力3個(gè)力作用，這3個(gè)力的合力提供木塊所需要的向心力，故A錯(cuò)誤；B．木塊下滑時(shí)速率不變，速度方向發(fā)生變化，木塊做變速運(yùn)動(dòng)，所以木塊加速度不為零，故B錯(cuò)誤；C．木塊下滑時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所受的合力提供木塊所需要的向心力，即合力大小為即合力大小不變，故C錯(cuò)誤；D．木塊下滑時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，加速度大小不變，方向時(shí)刻指向球心，故D正確。故選D。9．C【詳解】物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由合力充當(dāng)向心力。對(duì)物體受力分析，物體受重力、向上的靜摩擦力、指向圓心的彈力，如圖其中重力G與靜摩擦力f平衡，由彈力N提供向心力。故選C。10．B【詳解】對(duì)小球受力分析，小球受到重力和支持力，它們的合力提供向心力，如圖根據(jù)牛頓第二定律，有A．由表達(dá)式可知不能比較兩球質(zhì)量關(guān)系，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．根據(jù)可知A的半徑大，則A的線速度大，選項(xiàng)B正確；C．根據(jù)可知A的半徑大，則A的周期大，選項(xiàng)

C錯(cuò)誤；D．根據(jù)可知AB的向心加速度相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。11．C【詳解】若物塊A有沿細(xì)繩向里的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，則靜摩擦力方向沿細(xì)繩向外，由于最大靜摩擦力不小于滑動(dòng)摩擦力，取最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，設(shè)靜摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)轉(zhuǎn)盤角速度為，根據(jù)牛頓第二定律可得解得若物塊A有沿細(xì)繩向外的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，則靜摩擦力方向沿細(xì)繩向里，取最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，設(shè)靜摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)轉(zhuǎn)盤角速度為，根據(jù)牛頓第二定律可得解得綜合上述分析可得轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度滿足故選C。12．D【詳解】飛機(jī)在最低點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，飛行員能承受的力最大不得超過8mg才能保證飛行員安全，設(shè)飛機(jī)給飛行員豎直向上的力為FN，則有且FN≤8mg解得故飛機(jī)在最低點(diǎn)P的速率不得超過。故選D。13．A【詳解】B．細(xì)繩碰到釘子的瞬間，線速度不變，B錯(cuò)誤；A．圓周運(yùn)動(dòng)的半徑由L變?yōu)?，由a＝知，a增大到原來的3倍，A正確；C．根據(jù)v＝rω知角速度ω增大到原來的3倍，C錯(cuò)誤；D．細(xì)繩碰到釘子前瞬間小球的向心力F向1＝m碰后瞬間向心力F向2＝m＝3F向1D錯(cuò)誤。故選A。14．D【詳解】A．由牛頓第二定律與圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律：當(dāng)剛要相對(duì)圓盤滑動(dòng)時(shí)當(dāng)剛要相對(duì)圓盤滑動(dòng)時(shí)可得，兩物塊相對(duì)圓盤開始滑動(dòng)的臨界角速度與質(zhì)量、無關(guān)，A錯(cuò)誤；BCD．當(dāng)比先滑動(dòng)時(shí)，則有即整理可得故BC錯(cuò)誤，D正確。故選D。15．A【詳解】小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓周半徑為小球所受的合力提供向心力，即由向心力公式可得故選A。16．C【詳解】根據(jù)向心力表達(dá)式有，由于v1>v2可知F1>F2故選C。17．D【詳解】列車拐彎時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)，乘客所受的合力又得故選D。18．C【詳解】M為過原點(diǎn)的傾斜直線，說明M的向心力與半徑成正比，根據(jù)知，M的角速度不變；N為雙曲線的一個(gè)分支，知N的向心力與半徑成反比，根據(jù)知，N的線速度大小不變。故選C。19．D【詳解】A．根據(jù)角速度的定義式可知，ω=，所以T=，A錯(cuò)誤；BC．勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力始終指向圓心，座艙在最低點(diǎn)時(shí)，向心力豎直向上，座艙所受摩天輪的作用力為FN1=mg+mω2R而座艙在最高點(diǎn)時(shí)，向心力豎直向下，座艙所受摩天輪的作用力為FN2=mg?mω2RBC錯(cuò)誤；D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合力提供向心力，即座艙所受合力大小始終為Fn=mω2RD正確。故選D。20．C【詳解】因?yàn)閳A盤轉(zhuǎn)速不斷增大，所以橡皮塊將隨圓盤一起進(jìn)行加速圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)摩擦力Ff既要提供指向圓心的向心力，又要提供與運(yùn)動(dòng)方向相同的切向力，所以合力方向應(yīng)該在軌道內(nèi)側(cè)且與速度成銳角，故選C。21．B【詳解】A．由于A、B兩物塊在同一轉(zhuǎn)盤上無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此它們的角速度相同，根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系可知，由于兩物塊距離中心的距離不同，所以線速度不同，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．由于A、B兩物塊在同一轉(zhuǎn)盤上無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此它們的角速度相同，故選項(xiàng)B正確；C．根據(jù)向心力公式，可以知道，質(zhì)量相等、角速度相等的條件下，半徑不同則向心力不同，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．根據(jù)向心力公式，可以知道，質(zhì)量相等、角速度相等的條件下，半徑不同則向心力不同，由于物塊A距離中心較遠(yuǎn)，因此物塊A所需向心力較大，會(huì)先發(fā)生滑動(dòng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。22．D【詳解】AB．探究向心力和角速度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板A和擋板C處，則兩小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑相同，傳動(dòng)皮帶套在兩塔輪半徑不同的輪盤上，則角速度不同，故AB錯(cuò)誤；CD．探究向心力和半徑的關(guān)系時(shí)，應(yīng)將傳動(dòng)皮帶套在兩塔輪半徑相同的輪盤上，則小球做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度相同，將質(zhì)量相同的小球分別放在擋板B和擋板C處，則兩球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不同，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。23．見解析【詳解】圖a、圖b、圖c中，向心力由物體所受的重力和繩子拉力的合力提供，也可以認(rèn)為是由繩子拉力的一個(gè)分力提供，拉力的另一個(gè)分力與重力平衡，如圖：圖d中，向心力由繩子的拉力提供，如圖：圖e中，向心力由物體所受的靜摩擦力提供，如圖：圖f中，向心力由側(cè)壁對(duì)物體的支持力提供，如圖：圖g中，向心力由物體所受的重力和斜面的支持力的合力提供，也可以認(rèn)為是由支持力的水平分力提供，其豎直分力與重力平衡，如圖：圖h中，向心力由飛機(jī)所受的重力和空氣對(duì)飛機(jī)的“推舉力”的合力提供，這個(gè)“推舉力”的本質(zhì)是彈力，彈力總與接觸面垂直，所以飛機(jī)機(jī)身有一定的傾角。通過以上分析可以清楚看到，向心力不是某種性質(zhì)力，而是由重力、彈力、摩擦力這些性質(zhì)力的合力或分力來提供。24．（1）；（2）；（3）【詳解】（1）小物體的線速度大小為（2）小物體的向心力大小為（3）當(dāng)小物體剛好相對(duì)圓盤滑動(dòng)時(shí)，最大靜摩擦力提供向心力，則有又聯(lián)立可得25．D【詳解】小物體隨水平面內(nèi)圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)圓盤靜止，可知小物體在豎直方向受力平衡，即受到重力和圓盤對(duì)小物體的支持力；在水平方向，由小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)圓盤靜止可知，小物體受圓盤的靜摩擦力作用，此力提供小物體隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)的向心力，因此小物體受重力、支持力和靜摩擦力作用，ABC錯(cuò)誤，D正確。故選D。26．C【詳解】物體所受彈力提供向心力，當(dāng)圓筒的轉(zhuǎn)速減小以后，物體所需向心力減小，則彈力減小，但在豎直方向上物體合力為零，所受摩擦力與重力大小始終相等，所以摩擦力不變。故選C。27．C【詳解】過山車恰好經(jīng)過半徑為軌道的最高點(diǎn)，由牛頓第二定律得解得以同樣速度通過半徑為軌道的最高點(diǎn)時(shí)由于，解得故ABD錯(cuò)誤，C正確。故選C。28．D【詳解】A．座艙的運(yùn)動(dòng)周期為故A錯(cuò)誤；B．在與轉(zhuǎn)軸水平等高處，摩天輪對(duì)座艙水平方向分力提供向心力，對(duì)座艙豎直方向分力與座艙重力平衡，所以合作用力大于mg，故B錯(cuò)誤；C．座艙線速度的大小為故C錯(cuò)誤；D．座艙所受合外力提供向心力，大小為故D正確。故選D。29．AC【詳解】AB．由向心力公式可知，速度一定時(shí)，F(xiàn)與R成反比的關(guān)系，因此a表示速度一定時(shí)，F(xiàn)與R的關(guān)系，A正確，B錯(cuò)誤；CD．由向心力公式可知，角速度一定時(shí)，F(xiàn)與R成正比的關(guān)系，因此c表示角速度一定時(shí)，F(xiàn)與R的關(guān)系，C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。30．BC【詳解】AB．玻璃球沿碗的內(nèi)壁做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到重力和支持力作用。向心力是根據(jù)效果命名的力，只能由其它力的合力或者分力來充當(dāng)，不是真實(shí)存在的力，不能說物體受到向心力，A錯(cuò)誤、B正確；CD．合力沿水平方向，提供向心力，C正確、D錯(cuò)誤。故選BC。31．BD【詳解】AC．物塊在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到的重力與支持力在豎直方向上，c、d兩點(diǎn)物塊所受的向心力由重力和支持力的合力提供，摩擦力為零，重力與支持力不相等，其他時(shí)候要受到摩擦力的作用，故AC錯(cuò)誤；B．物塊在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合外力就是向心力，勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力指向圓心，故B正確；D．在b位置受力如圖，因物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故合力指向圓心，支持力N=mg，摩擦力f提供向心力，同理