2020版新教材高中物理 课时分层作业5 向心力 新人教版必修2

课时分层作业(五)(时间：40分钟分值：100分)合格考达标练一、选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分)1(多选)下面关于向心力的叙述中，正确的是()A向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力B做匀速圆周运动的物体，除了受到别的物体对它的作用力外，还一定受到一个向心力的作用C向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力，也可以是这些力中某几个力的合力，或者是某一个力的分力D向心力只改变物体速度的方向，不改变物体速度的大小ACD向心力是根据力的作用效果来命名的，它可以是物体受力的合力，也可以是某一个力的分力，因此，在进行受力分析时，不能再分析向心力向心力时刻指向圆心，与速度方向垂直，所以向心力只改变速度方向，不改变速度大小，A、C、D正确2如图所示，在水平冰面上，狗拉着雪橇做匀速圆周运动，O点为圆心能正确表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力Ff的图是()ABCDC由于雪橇在冰面上滑动，其滑动摩擦力方向必与运动方向相反，即沿圆的切线方向；因雪橇做匀速圆周运动，合力一定指向圆心由此可知C正确3如图所示为“感受向心力”的实验，用一根轻绳，一端拴着一个小球，在光滑桌面上抡动细绳，使小球做圆周运动，通过拉力来感受向心力下列说法正确的是()A只减小旋转角速度，拉力增大B只加快旋转速度，拉力减小C只更换一个质量较大的小球，拉力增大D突然放开绳子，小球仍做曲线运动C由题意，根据向心力公式F向m2r，牛顿第二定律，则有T拉m2r，只减小旋转角速度，拉力减小，只加快旋转速度，拉力增大，只更换一个质量较大的小球，拉力增大，故A、B错误，C正确；突然放开绳子，小球受到的合力为零，将沿切线方向做匀速直线运动，故D错误4如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动当圆筒的角速度增大以后，物体仍然随圆筒一起匀速转动而未滑动，则下列说法正确的是()A物体所受弹力增大，摩擦力也增大了B物体所受弹力增大，摩擦力减小了C物体所受弹力和摩擦力都减小了D物体所受弹力增大，摩擦力不变D物体随圆筒一起匀速转动时，受到三个力的作用：重力G、筒壁对它的弹力FN和筒壁对它的摩擦力Ff(如图所示)其中G和Ff是一对平衡力，筒壁对它的弹力FN提供它做匀速圆周运动的向心力当圆筒匀速转动时，不管其角速度多大，只要物体随圆筒一起匀速转动而未滑动，则物体所受的摩擦力Ff大小等于其重力而根据向心力公式FNm2r可知，当角速度变大时，FN也变大，故D正确5.如图所示，圆盘上叠放着两个物块A和B，当圆盘和物块绕竖直轴匀速转动时，物块与圆盘始终保持相对静止，则()A物块A不受摩擦力作用B物块B受5个力作用C当转速增大时，A受摩擦力增大，B受摩擦力减小DA对B的摩擦力方向沿半径指向转轴B物块A受到的摩擦力充当其向心力；物块B受到重力、支持力、A对物块B的压力、A对物块B的沿半径向外的静摩擦力和圆盘对物块B的沿半径向里的静摩擦力，共5个力的作用；当转速增大时，A、B所受摩擦力都增大；A对B的摩擦力方向沿半径向外6(多选)如图所示，在光滑水平面上钉有两个钉子A和B，一根长细绳的一端系一个小球，另一端固定在钉子A上，开始时小球与钉子A、B均在一条直线上(图示位置)，且细绳的一大部分沿俯视顺时针方向缠绕在两钉子上，现使小球以初速度v0在水平面上沿俯视逆时针方向做匀速圆周运动，使两钉子之间缠绕的绳子逐渐释放，在绳子完全被释放后与释放前相比，下列说法正确的是()A小球的线速度变大B小球的角速度变大C小球的向心力变小D细绳对小球的拉力变小CD在绳子完全被释放后与释放前相比，由于小球所受的拉力与速度垂直，故不改变速度大小，选项A错误；由vr，v不变，r变大，则角速度变小，选项B错误；小球的向心力Fnm，v不变，r变大，则Fn变小，选项C正确；细绳对小球的拉力Fm，v不变，r变大，则F变小，选项D正确二、非选择题(14分)7.如图所示，半径为R的半球形陶罐，固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上，转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO重合转台以一定角速度匀速转动，一质量为m的小物块落入陶罐内，经过一段时间后，小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止，它和O点的连线与OO之间的夹角为60，重力加速度大小为g.若0，小物块受到的摩擦力恰好为零，求0.解析对小物块受力分析如图所示，由牛顿第二定律知mgtan mRsin ，得0.答案等级考提升练一、选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)1一辆满载新鲜水果的货车以恒定速率通过水平面内的某转盘，角速度为，其中一个处于中间位置的水果质量为m，它到转盘中心的距离为R，则其他水果对该水果的作用力为()AmgBm2RC. D.C处于中间位置的水果在水平面内随车转弯，做水平面内的匀速圆周运动，合外力提供水平方向的向心力，则F向m2R，根据平衡条件及平行四边形定则可知，其他水果对该水果的作用力大小为F，选项C正确，其他选项均错误2(多选)如图所示，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，下列说法正确的是()A摆球受重力、拉力和向心力的作用B摆球受重力和拉力的作用C摆球运动周期为2D摆球运动的转速为sin BC摆球受重力和绳子拉力两个力的作用，设摆球做匀速圆周运动的周期为T，则：mgtan mr，rLsin ，则T2，转速n，B、C正确，A、D错误3质量不计的轻质弹性杆P插在桌面上，杆端套有一个质量为m的小球，今使小球沿水平方向做半径为R的匀速圆周运动，角速度为，如图所示，则杆的上端受到的作用力大小为()Am2R B.C. D不能确定C小球在重力和杆的作用力下做匀速圆周运动这两个力的合力充当向心力必指向圆心，如图所示用力的合成法可得杆的作用力：F，根据牛顿第三定律，小球对杆的上端的反作用力FF，C正确4长度不同的两根细绳悬于同一点，另一端各系一个质量相同的小球，使它们在同一水平面内做圆锥摆运动，如图所示，则关于两个圆锥摆的物理量相同的是()A周期B线速度C向心力 D绳的拉力A摆动过程中绳子的拉力和重力的合力充当向心力，设绳与竖直方向间的夹角为，如图所示根据几何知识可得Fmgtan ，rhtan ，根据公式Fm2r可得，又知道T，所以两者的周期相同，A正确；根据公式vr可得线速度不同，B错误；由于两者与竖直方向的夹角不同，所以向心力不同，C错误；绳子拉力：T，故绳子拉力不同，D错误二、非选择题(本题共2小题，共26分)5(12分)如图所示，是探究向心力的大小F与质量m、角速度和半径r之间的关系的实验装置转动手柄，可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动塔轮至上而下有三层，每层左右半径比分别是11、21和31.左右塔轮通过皮带连接，并可通过改变皮带所处的层来改变左右塔轮的角速度之比实验时，将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A(或B)处，A、C到塔轮中心的距离相等两个小球随塔轮做匀速圆周运动，向心力大小可由塔轮中心标尺露出的等分格的格数读出(1)在该实验中应用了 来探究向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系A理想实验法B控制变量法C等效替代法(2)用两个质量相等的小球放在A、C位置，匀速转动时，左边标尺露出1格，右边标尺露出4格，则皮带连接的左、右塔轮半径之比为 解析(1)要探究向心力的大小与质量m、角速度和半径r之间的关系，需要采用控制变量法(2)设皮带连接的左右塔轮半径分别为r1和r2，左、右塔轮的角速度分别为1和2，A、C到塔轮中心的距离为r.A、C两个小球向心力大小分别为F1和F2.根据题意知，F1F214根据Fm2r知，m、r相等，则有F1F2则得1212左右塔轮边缘的线速度大小相等，由vr得：r1r22121.答案(1)B(2)216(14分)如图所示，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倍，转盘的角速度由零逐渐增大，求：(1)绳子对物体的拉力为零时的最大角速度；(2)当角速度为时，绳子对物体拉力的大小解析(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0，则mgmr，得0.(2)当时，0，所以绳子的拉力F和最大静摩擦力共同提供向心力，此时，Fmgm2r即Fmgmr，得Fmg.答案(1)(2)mg7