高中物理 第5章 第6節(jié)向心力同步檢測 新人教版必修2

【成才之路】-學(xué)年高中物理第5章第6節(jié)向心力同步檢測新人教版必修2基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．對做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力說法正確的是()A．因向心力總是沿半徑指向圓心，且大小不變，故向心力是一個(gè)恒力B．因向心力指向圓心，且與線速度方向垂直，所以它不能改變線速度的大小C．向心力是物體所受的合外力D．向心力和向心加速度的方向都是不變的答案：B解析：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力大小恒定，方向總是指向圓心，是一個(gè)變力，A錯(cuò)；向心力只改變線速度方向不改變線速度大小，B正確；只有做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力是由物體所受合外力提供，C錯(cuò)；向心力與向心加速度的方向總是指向圓心，是時(shí)刻變化的，D錯(cuò)。2．(襄陽四中、龍泉中學(xué)、荊州中學(xué)12～13學(xué)年高一期中聯(lián)考)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)，且與圓盤相對靜止，圖中c沿半徑指向圓心，a與c垂直，下列說法正確的是()A．當(dāng)轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P受摩擦力方向?yàn)閎方向B．當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P受摩擦力方向可能為c方向C．當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P受摩擦力方向可能為a方向D．當(dāng)轉(zhuǎn)盤減速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，P受摩擦力方向可能為d方向答案：D3．(哈師大附中～學(xué)年高一下學(xué)期期中)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受摩擦力增大，B受摩擦力減小D．A對B的摩擦力方向沿半徑指向轉(zhuǎn)軸答案：B解析：物塊A受到的摩擦力充當(dāng)其向心力；物決B受到重力、支持力、A對物塊B的壓力、A對物塊B的沿半徑向外的摩擦力和圓盤對物塊B的沿半徑向里的靜摩擦力，共5個(gè)力的作用；當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，A、B所受摩擦力都增大；A對B的摩擦力方向沿半徑向外。4．如圖所示，質(zhì)量為m的木塊，從位于豎直平面內(nèi)的圓弧形曲面上下滑，由于摩擦力的作用，木塊從a到b運(yùn)動(dòng)速率增大，b到c速率恰好保持不變，c到d速率減小，則()A．木塊在ab段和cd段加速度不為零，但bc段加速度為零B．木塊在abcd段過程中加速度都不為零C．木塊在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中所受合力大小一定，方向始終指向圓心D．木塊只在bc段所受合力大小不變，方向指向圓心答案：BD解析：木塊在下滑的全過程中，時(shí)刻存在加速度，A錯(cuò)B對；在下滑過程中只有bc段速率不變其所受合力為向心力，其大小不變，C錯(cuò)D對。5．上海磁懸浮線路的最大轉(zhuǎn)彎處半徑達(dá)到8000m，如圖所示，近距離用肉眼看幾乎是一條直線，而轉(zhuǎn)彎處最小半徑也達(dá)到1300m，一個(gè)質(zhì)量為50kg的乘客坐在以360km/h的不變速率行駛的車?yán)?，隨車駛過半徑為2500m的彎道，下列說法正確的是()A．乘客受到的向心力大小約為200NB．乘客受到的向心力大小約為539NC．乘客受到的向心力大小約為300ND．彎道半徑設(shè)計(jì)的特別大可以使乘客在轉(zhuǎn)彎時(shí)更舒適答案：AD解析：由Fn＝meq\f(v2,r)，可得Fn＝200N，選項(xiàng)A正確。設(shè)計(jì)半徑越大，轉(zhuǎn)彎時(shí)乘客所需要的向心力越小，轉(zhuǎn)彎時(shí)就越舒適，D正確。二、非選擇題6．一質(zhì)量為m的物體，沿半徑為R的向下凹的圓形軌道滑行，如圖所示，經(jīng)過軌道最低點(diǎn)的速度為v，物體與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求物體在最低點(diǎn)時(shí)受到的摩擦力。答案：μm(g＋eq\f(v2,R))解析：在最低點(diǎn)有：FN－mg＝meq\f(v2,R)所以：Ff＝μFN＝μm(g＋eq\f(v2,R))7．(臨朐一中～學(xué)年高一下學(xué)期期中)如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))，連接物體和轉(zhuǎn)軸的繩子長為r，物體與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是其壓力的μ倍，轉(zhuǎn)盤的角速度由零逐漸增大，求：(1)繩子對物體的拉力為零時(shí)的最大角速度；(2)當(dāng)角速度為eq\r(\f(3μg,2r))時(shí)，繩子對物體拉力的大小。答案：(1)eq\r(\f(μg,r))(2)eq\f(1,2)μmg解析：(1)當(dāng)恰由最大靜摩擦力提供向心力時(shí)，繩子拉力為零且轉(zhuǎn)速達(dá)到最大，設(shè)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω0，則μmg＝mωeq\o\al(2,0)r，得ω0＝eq\r(\f(μg,r))(2)當(dāng)ω＝eq\r(\f(3μg,2r))時(shí)，ω>ω0，所以繩子的拉力F和最大靜摩擦力共同提供向心力，此時(shí)，F(xiàn)＋μmg＝mω2r即F＋μmg＝m·eq\f(3μg,2r)·r，得F＝eq\f(1,2)μmg能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．(嘉興市一中12～13學(xué)年高一下學(xué)期期中)繩子的一端拴一個(gè)重物，用手握住另一端，使重物在光滑的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是()A．半徑相同時(shí)，角速度越小繩越易斷B．周期相同時(shí)，半徑越大繩越易斷C．線速度相等，半徑越大繩越易斷D．角速度相等時(shí)，線速度越小繩越易斷答案：B解析：由F＝mω2r判斷A錯(cuò)；由F＝meq\f(4π2,T2)r，判定B正確；由F＝meq\f(v2,r)判定C錯(cuò)；由F＝mvω判定D錯(cuò)。2．質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿P插在桌面上，桿端套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球，今使小球沿水平方向做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度為ω，如圖所示，則桿的上端受到的作用力大小為()A．mω2R B．eq\r(m2g2－m2ω4R2)C．eq\r(m2g2＋m2ω4R2) D．不能確定答案：C解析：小球在重力和桿的作用力下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)力的合力充當(dāng)向心力必指向圓心，如圖所示。用力的合成法可得桿的作用力：F＝eq\r(mg2＋F\o\al(2,向))＝eq\r(m2g2＋m2ω4R2)，根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)U的上端的反作用力F′＝F，C正確。3．(濟(jì)南一中～學(xué)年高一下學(xué)期期中)如圖所示，將完全相同的兩小球A、B用長L＝0.8m的細(xì)繩懸于v＝4m/s向右勻速運(yùn)動(dòng)的小車頂部，兩球與小車前后壁接觸，由于某種原因，小車突然停止，此時(shí)兩懸線的拉力之比FB∶FA為(g＝10m/s2)()A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．1∶4答案：C解析：FB＝mg，F(xiàn)A＝mg＋meq\f(v2,L)＝3mg∴FB∶FA＝1∶3。4．(河南十所重點(diǎn)高中～學(xué)年高一下學(xué)期聯(lián)考)如圖所示，將一質(zhì)量為m的擺球用長為L的細(xì)繩吊起，上端固定，使擺球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，細(xì)繩就會沿圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就構(gòu)成了一個(gè)圓錐擺，下列說法正確的是()A．?dāng)[球受重力、拉力和向心力的作用 B．?dāng)[球受重力和拉力的作用C．?dāng)[球運(yùn)動(dòng)周期為2πeq\r(\f(Lcosθ,g)) D．?dāng)[球運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為eq\r(\f(gl,cosθ))sinθ答案：BC解析：小球受重力和繩子拉力兩個(gè)力的作用設(shè)小球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T，則：mgtanθ＝meq\f(4π2,T2)rr＝LsinθT＝2πeq\r(\f(Lcosθ,g))，B、C正確，A、D錯(cuò)誤。5．甲、乙兩名溜冰運(yùn)動(dòng)員，M甲＝80kg，M乙＝40kg，面對面拉著彈簧秤做圓周運(yùn)動(dòng)的溜冰表演，如圖所示，兩人相距0.9m，彈簧秤的示數(shù)為9.2N，下列判斷中正確的是()A．兩人的線速度相同，約為40m/sB．兩人的角速度相同，為eq\r(\f(23,60))rad/sC．兩人的運(yùn)動(dòng)半徑相同，都是0.45mD．兩人的運(yùn)動(dòng)半徑不同，甲為0.3m，乙為0.6m答案：BD解析：甲、乙兩人繞共同的圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，他們間的拉力互為向心力，他們的角速度相同，半徑之和為兩人的距離。設(shè)甲、乙兩人所需向心力為F向，角速度為ω，半徑分別為r甲、r乙，則F向＝M甲ω2r甲＝M乙ω2r乙＝9.2N①r甲＋r乙＝0.9m②由①②兩式可解得只有B、D選項(xiàng)正確。二、非選擇題6．(·試題調(diào)研)如圖，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺加速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺開始做平拋運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺半徑R＝0.5m，離水平地面的高度H＝0.8m，物塊平拋落地過程水平位移的大小s＝0.4m。設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取重力加速度g＝10m/s2。求：(1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小v0；(2)物塊與轉(zhuǎn)臺間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。答案：1m/s(2)0.2解析：(1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上有H＝eq\f(1,2)gt2 ①在水平方向上有s＝v0t ②由①②式解得v0＝seq\r(\f(g,2H))代入數(shù)據(jù)得v0＝1m/s ③(2)物塊離開轉(zhuǎn)臺時(shí)，最大靜摩擦力提供向心力，有fm＝meq\f(v\o\al(2,0),R) ④fm＝μN(yùn)＝μmg ⑤由③④⑤式解得μ＝eq\f(v\o\al(2,0),gR)代入數(shù)據(jù)得μ＝0.27．如圖所示是一游樂轉(zhuǎn)筒的模型圖，它是一個(gè)半徑約為3m的直圓筒，可繞中間的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，里面的乘客背靠圓筒壁站立。當(dāng)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速達(dá)到至少每分鐘30圈時(shí)，乘客腳下的踏板突然脫落，要保證乘客的安全，使人隨轉(zhuǎn)筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而不掉下來，則乘客與轉(zhuǎn)筒之間的動(dòng)摩擦因數(shù)至少多大？(g取10m/s2，π2＝10