2019-2020年人教版高中物理必修二检测：课时训练6向心力含试卷分析详解.doc

2019 2020 年人教版高中物理必修二检测 课时训练 6 向心力含试 卷分析详解 题组一 对向心力的理解 1 关于向心力的说法中正确的是 A 物体由于做圆周运动而产生向心力 B 向心力不改变做圆周运动物体的速度的大小 C 做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 D 做圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力 解析 力是改变物体运动状态的原因 因为有向心力 物体才做圆周运动 而不是因为做圆周运 动才产生向心力 故 A 选项错 向心力只改变物体速度的方向 不改变速度的大小 故 B 选项对 物 体做匀速圆周运动的向心力方向永远指向圆心 其大小不变 方向时刻改变 故 C 选项错 只有 匀速圆周运动中 合外力提供向心力 而非匀速圆周运动中向心力并非物体受的合外力 故 D 选项错 答案 B 2 在水平面上 小猴拉着小滑块做匀速圆周运动 O 点为圆心 能正确地表示小滑块受到的牵引 力及摩擦力 Ff 的图是 解析 滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反 故滑动摩擦力的方向沿圆周的切线方向 B D 错误 小滑块做匀速圆周运动 其合外力提供向心力 故 A 正确 C 错误 答案 A 3 如图所示 物块在水平圆盘上 与圆盘一起绕固定轴匀速转动 下列说法中正确的是 A 物块处于平衡状态 B 物块受三个力作用 C 在角速度一定时 物块到转轴的距离越远 物块越不容易脱离圆盘 D 在物块到转轴距离一定时 物块运动周期越小 越不容易脱离圆盘 解析 对物块进行受力分析可知 物块受竖直向下的重力 垂直圆盘向上的支持力及指向圆心 的摩擦力共三个力作用 合力提供向心力 A 错误 B 正确 根据向心力公式 F mr 2 可知 当 一定时 半径越大 所需的向心力越大 物块越容易脱离圆盘 根据向心力公式 F mr 可知 当 物块到转轴距离一定时 周期越小 所需向心力越大 物块越容易脱离圆盘 C D 错误 答案 B 题组二 有关向心力的分析和计算 4 汽车甲和汽车乙质量相等 以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动 甲车在乙车的外 侧 两车沿半径方向受到的摩擦力分别为 Ff 甲 和 Ff 乙 以下说法正确的是 A Ff 甲 小于 Ff 乙 B Ff 甲 等于 Ff 乙 C Ff 甲 大于 Ff 乙 D Ff 甲 和 Ff 乙 大小均与汽车速率无关 解析 两车做圆周运动的向心力均由摩擦力提供 由于甲车在乙车外侧 故 r 甲 r 乙 而两者质 量和速率均相等 据 Ff m 可得选项 A 正确 答案 A 5 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 4 B 2 3 C 4 9 D 9 16 解析 由匀速圆周运动的向心力公式得 Fn m 2R mR 所以 答案 C 6 如图所示 小物块从半球形碗边的 a 点下滑到 b 点 碗内壁粗糙 物块下滑过程中速率不变 下列说法中正确的是 A 物块下滑过程中 所受的合力为 0 B 物块下滑过程中 所受的合力越来越大 C 物块下滑过程中 加速度的大小不变 方向时刻在变 D 物块下滑过程中 摩擦力大小不变 解析 由题意知小物块做匀速圆周运动 合力大小不变 方向时刻改变 总是沿半径方向指向圆 心 故 A B 错 C 对 在滑块下滑过程中滑块对碗内壁的压力大小是时刻改变的 则摩擦力 大小也是改变的 故 D 错 答案 C 7 多选 图为滑道压力测试的示意图 光滑圆弧轨道与光滑斜面相切 滑道底部 B 处安装一个压 力传感器 其示数 FN 表示该处所受压力的大小 某滑块从斜面上不同高度 h 处由静止下滑 通过 B 时 下列表述正确的有 A FN 小于滑块重力 B FN 大于滑块重力 C FN 越大表明 h 越大 D FN 越大表明 h 越小 解析 在 B 处由牛顿第二定律得 FN G m FN G m 可见 FN G 由机械能守恒定律得 mgh mv2 解得 v h 越大滑块到达 B 点的速度 v 越大 F N 越大 选项 B C 正确 答案 BC 8 如图所示 已知绳长 L 20 cm 水平杆长 L 0 1 m 小球质量 m 0 3 kg 整个装置可绕竖直轴转 动 问 1 要使绳子与竖直方向成 45 角 该装置必须以多大的角速度转动才行 2 此时绳子的张力为多大 g 取 10 m s2 解析 小球绕杆做圆周运动 其轨道平面在水平面内 绳的拉力与重力的合力提供小球做圆周运动的 向心力 小球受力如图所示 则在竖直方向上 F cos mg 水平方向上 Fsin mr 2 r L Lsin 联立以上三式 将数值代入可得 6 4 rad s F 4 24 N 答案 1 6 4 rad s 2 4 24 N 建议用时 30 分钟 1 如图所示 一只老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周运动 则关于老鹰受力的说法正确的是 A 老鹰受重力 空气对它的作用力和向心力的作用 B 老鹰受重力和空气对它的作用力 C 老鹰受重力和向心力的作用 D 老鹰受空气对它的作用力和向心力的作用 解析 老鹰在空中做圆周运动 受重力和空气对它的作用力两个力的作用 两个力的合力充当 它做圆周运动的向心力 但不能说老鹰受重力 空气对它的作用力和向心力三个力的作用 选项 B 正确 答案 B 2 如图所示 轻质且不可伸长的细绳一端系一质量为 m 的小球 另一端固定在天花板上的 O 点 则小球在竖直平面内摆动的过程中 以下说法正确的是 A 小球在摆动过程中受到的外力的合力即为向心力 B 在最高点 A B 因小球的速度为 0 所以小球受到的合外力为 0 C 小球在最低点 C 所受的合外力 即为向心力 D 小球在摆动过程中使其速率发生变化的力为绳子的拉力 解析 小球以悬点 O 为圆心做变速圆周运动 在摆动过程中 其所受外力的合力并不一定指向 圆心 沿半径方向的合力提供向心力 重力沿圆弧切向的分力提供切向加速度 改变小球运动 速度的大小 在 A B 两点 小球的速度虽然为零 但有切向加速度 故其所受合力不为零 在 最低点 C 小球只受重力和绳的拉力 其合力提供向心力 由以上分析可知 选项 C 正确 答案 C 3 半径为 r 的圆筒绕竖直中心轴 OO 转动时 小物块 a 靠在圆筒的内壁上 它与圆筒间的动摩擦 因数为 可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力 现在使 a 不下落 则圆筒转动的角速度 至 少为 A B C D 解析 本题的关键是弹力提供向心力 设圆筒转动的角速度为 时 其内壁对 a 的弹力为 FN 要使物体 a 不下落 应满足 FN mg 又物体在水平面内做匀速圆周运动 则 FN mr 2 联立 解得 答案 D 4 如图所示 天车下吊着两个质量都是 m 的工件 A 和 B 系 A 的吊绳较短 系 B 的吊绳较长 若 天车运动到 P 处突然停止 则两吊绳所受的拉力 FA和 FB的大小关系为 A FA FB B FAmg 解析 设天车原来的速度大小为 v 天车突然停止运动 A B 工件都处于圆周运动的最低点 线 速度均为 v 由于 F mg m 故拉力 F mg m 又由于 rAFB A 正确 答案 A 5 质量为 m 的飞机 以速度 v 在水平面内做半径为 R 的匀速圆周运动 空气对飞机作用力的大 小等于 A m B m C m D mg 解析 首先对飞机在水平面内的受力情况进行分析 其受力情况如图所示 飞机受到重力 mg 空气 对飞机的作用力为 F 两力的合力为 F 向 方向沿水平方向指向圆心 由题意可知 重力 mg 与 F 向 垂直 故 F 又 F 向 m 代入上式 得 F m 故正确选项为 A 答案 A 6 多选 如图所示 在双人花样滑冰运动中 有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在 空中做圆锥摆运动的精彩场面 目测体重为 G 的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角 约为 30 重力加速度为 g 估算该女运动员 A 受到的拉力为 G B 受到的拉力为 2G C 向心加速度为 gD 向心加速度为 2g 解析 设女运动员受到的拉力大小为 F 分析女运动员受力情况可知 Fsin 30 G Fcos 30 ma 向 可得 F 2G a 向 g 故 B C 正确 答案 BC 7 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 A m 2R B C D 不能确定 解析 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 F F C 正确 答案 C 8 多选 一个内壁光滑的圆锥筒的轴线是竖直的 圆锥固定 有质量相同的两个小球 A 和 B 贴着筒的 内壁在水平面内做匀速圆周运动 如图所示 A 的运动半径较大 则 A 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 球运动的周期必大于 B 球运动的周期 D A 球对筒壁的压力必大于 B 球对筒壁的压力 解析 两球均贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动 它们均受到重力和筒壁对它们的弹力 作用 这两个力的 合力提供向心力 如图所示 可知筒壁对小球的弹力 FN 而重力和弹力的合力为 F 合 mgcot 由 牛顿第二定律可得 mgcot m 2R 所以 v T 2 FN 由于 A 球运动的半径大于 B 球运动的半径 由 式可知 A 球的角速度必小于 B 球的角 速度 由 式可知 A 球的线速度必大于 B 球的线速度 由 式可知 A 球的运动周期必大于 B 球的运动周期 由 式可知 A 球对筒壁的压力一定等于 B 球对筒壁的压力 所以选项 A C 正确 答案 AC 9 如图所示 旋转木马被水平杠杆拴住 绕转台的中心轴做匀速圆周运动 若相对两个木马间 的杆长为 6 m 木马的质量为 30 kg 骑木马的儿童质量为 40 kg 当木马旋转的速度为 6 m s 时 试问 1 此时木马和儿童的向心力由哪个物体提供 2 此时儿童受到的向心力是多大 解析 1 木马受骑在木马上的儿童对它的压力 重力和杠杆对它的作用力做匀速圆周运动 木马受到的向心力由杠杆提供 儿童受到木马对他的作用力和重力作用 向心力由木马提供 2 儿童所受向心力由木马提供且指向圆心 由 Fn m 得 Fn 40 N 480 N 答案 1 杠杆 木马 2 480 N 10 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 mg mr 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 F mg m 2r 即 F mg m r 得 F mg 答案 1 2 mg