2019高中物理第5章6向心力精练新人教必修2

精品文档精品文档蒅PAGE蒃芅薂蚅膀衿薅羀袄精品文档向心力1．(多选)做匀速圆周运动的物体所受的向心力是()A．因向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，故向心力是一个恒力B．因向心力指向圆心，且与线速度方向垂直，所以它不能改变线速度的大小C．物体所受的合力D．向心力和向心加速度的方向都是不变的【解析】做匀速圆周运动的物体所受的向心力是物体所受的合外力，由于指向圆心，且与线速度垂直，不能改变线速度的大小，只用来改变线速度的方向，向心力虽大小不变，但方向时刻改变，不是恒力，由此产生的向心加速度也是变化的，所以A、D错误，B、C正确．【 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 】BC2．(2013·上海高考)秋千的吊绳有些磨损．在摆动过程中，吊绳最容易断裂的时候是秋千()A．在下摆过程中B．在上摆过程中C．摆到最高点时D．摆到最低点时v2【解析】当秋千摆到最低点时速度最大，由F－mg＝m知，吊绳中拉力F最大，吊绳l最容易断裂，选项D正确．【答案】D3．甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相同的时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们的向心力之比为()A．1∶4B．2∶3C．4∶9D．9∶16【解析】由匀速圆周运动的向心力公式得，2θ2F甲4Fn＝mRω＝mR(t)，所以F乙＝9.【答案】C4．如图5-6-15所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止，则()1图5-6-15A．物体受到4个力的作用B．物体所受向心力是重力提供的C．物体所受向心力是弹力提供的D．物体所受向心力是静摩擦力提供的【解析】物体受重力、圆筒壁对它施加的弹力和摩擦力三个力的作用，故A选项错；其中在竖直方向上重力和摩擦力平衡，只有弹力提供物体转动所需的向心力，故C选项正确，B、D均错误．【答案】C5．(多选)(2014·咸阳高一检测)上海磁悬浮线路最大转弯处的半径达到8000m，近距离用肉眼看几乎是一条直线，而转弯处最小半径也达到1300m，一个质量为50kg的乘客坐在以360km/h速率不变的行驶的车里，随车驶过半径为2500m的弯道，下列说法正确的是()A．乘客受到的向心力大小约为200NB．乘客受到的向心力大小约为539NC．乘客受到的向心力大小约为300ND．弯道半径设计特别大可以使乘客在转弯时更舒适v2【解析】由Fn＝mr，可得Fn＝200N，选项A正确；设计半径越大，转弯时乘客所需要的向心力越小，转弯时就越舒适，D正确．【答案】AD如图5-6-16所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆，则关于摆球2的受力情况，下列说法中正确的是()图5-6-16A．摆球受重力、拉力和向心力的作用B．摆球受拉力和向心力的作用C．摆球受重力和拉力的作用D．摆球受重力和向心力的作用【解析】我们在进行受力分析时，“物体受到哪几个力的作用”中的力是指按照性质命名的力，显然，物体只受重力G和拉力T的作用，而向心力F是重力和拉力的合力，如F图所示．也可以认为向心力就是F沿水平方向的分力F，显然，F沿竖直方向的分力F与TT2TT1重力G平衡．所以，本题正确选项为C.【答案】C7．质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中，杆的另一端套有一个质量为m的小3球，今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，且角速度为ω，如图5-6-17所示，则杆的上端受到球对其作用力的大小为()图5-6-17A．mω2RB．mg2－ω4R2C．mg2＋ω4R2D．不能确定【解析】对小球进行受力分析，小球受两个力：一个是重力mg，另一个是杆对小球的作用力F，两个力的合力产生向心力．由平行四边形定则可得：F＝mg2＋ω4R2，再根据牛顿第三定律，可知杆受到球对其作用力的大小为F＝mg2＋ω4R2.故选项C正确．【答案】C8．(多选)一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直水平面，圆锥筒固定，有质量相同的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图5-6-18所示，A的运动半径较大，则()4图5-6-18A．A球的角速度必小于B球的角速度B．A球的线速度必小于B球的线速度C．A球的运动周期必大于B球的运动周期D．A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力【解析】两个小球均受到重力mg和筒壁对它的弹力F的作用，其合力必定在水平面N内时刻指向圆心．由图可知，筒壁对球的弹力Nmgnθ，其中θF＝sinθ，向心力F＝mgcot为圆锥顶角的一半．对于A、B两球因质量相等，θ角也相等，所以A、B两小球受到筒壁的弹力大小相等，A、B两小球对筒壁的压力大小相等，D错误；由牛顿第二定律知，mgcotθmv224π2rgcotθ＝r＝mωr＝mT2.所以，小球的线速度v＝grcotθ，角速度ω＝r，周期T＝2πrθ.由此可见，小球A的线速度必定大于小球B的线速度，B错误；小球Agcot的角速度必小于小球B的角速度，小球A的周期必大于小球B的周期，A、C正确．【答案】AC9．如图5-6-19所示，某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动，则只要运动角速度合适，螺丝帽恰好不下滑，假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力．则在该同学转动塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下述分析正确的是()5图5-6-19A．螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡B．螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外，背离圆心C．此时手转动塑料管的角速度ω＝mgμrD．若杆的转动加快，螺丝帽有可能相对杆发生运动【解析】由于螺丝帽做圆周运动过程中恰好不下滑，则竖直方向上重力与最大静摩擦力平衡，杆对螺丝帽的弹力提供其做匀速圆周运动的向心力，选项A正确，选项B错误．由μFN＝mg和FN＝mrω2得ω＝g，选项C错．无论杆的转动速度增大多少，但竖直方向μr受力平衡，故选项D错误．【答案】A10．有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图5-6-20所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘．转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动，当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ.不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系．6图5-6-20【解析】设转盘角速度为ω，夹角为θ，座椅到中心的距离：R＝r＋Lsinθ，对座椅分析有：Fn＝mgtanθ＝mRω2，gtanθ联立两式得ω＝r＋Lsinθ.gθ【答案】ω＝tanr＋Lsinθ11．如图5-6-21所示，两根长度相同的轻绳，连接着相同的两个小球，让它们穿过光滑的杆在水平面内做匀速圆周运动，其中O为圆心，两段细绳在同一直线上，此时，两段绳子受到的拉力之比为多少？图5-6-21【解析】设每段绳子长为l，7对球2有F2＝2mlω2，对球1有F1－F2＝mlω2.由以上两式得：F1＝3mlω2，F13故＝.F22【答案】3∶212．如图5-6-22所示，水平转盘上放有质量为m的物体(可视为质点)，连接物体和转轴的绳子长为r，物体与转盘间的最大静摩擦力是其压力的μ倍，转盘的角速度由零逐渐增大，求：图5-6-22绳子对物体的拉力为零时的最大角速度；3μg(2)当角速度为2r时，绳子对物体拉力的大小．8【解析】(1)当恰由最大静摩擦力提供向心力时，绳子拉力为零且转速达到最大，设转盘转动的角速度为ω0，则＝2r，得ω0＝μg0μmgmωr(2)当ω＝3μgF和最大静摩擦力共同提供向心力，2r时，ω>ω，所以绳子的拉力0此时，F＋μmg＝mω2r3μg1即F＋μmg＝m·2r·r，得F＝2μmgμg1【答案】(1)r(2)2μmg910