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2020年高中物理 第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 第六節(jié) 向心力訓(xùn)練(含解析)新人教版必修2

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2020年高中物理 第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 第六節(jié) 向心力訓(xùn)練(含解析)新人教版必修2

向心力A級(jí)抓基礎(chǔ)1(2019·永州期末)如圖所示,小球在細(xì)繩的牽引下,在光滑水平桌面上繞繩的另一端O做勻速圓周運(yùn)動(dòng)關(guān)于小球的受力情況,下列說法正確的是()A只受重力和拉力的作用B只受重力和向心力的作用C只受重力、支持力和向心力的作用D只受重力、支持力和拉力的作用解析:根據(jù)題意可知,小球只受重力、支持力和拉力的作用,D正確A、B、C錯(cuò)誤答案:D2.如圖所示,在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤邊緣處輕放一個(gè)小物塊,小物塊隨著圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng),對小物塊之后情況說法正確的是()A小物塊僅受到重力和支持力的作用B小物塊受到重力、支持力和向心力的作用C小物塊受到的摩擦力產(chǎn)生了向心加速度D小物塊受到的摩擦力一定指向圓盤外側(cè)解析:小物塊受到重力、支持力和靜摩擦力三個(gè)力作用向心力由靜摩擦力提供,方向始終指向圓盤中心,故選項(xiàng)C正確,A、B、D錯(cuò)誤答案:C3.未來的星際航行中,宇航員長期處于零重力狀態(tài)為緩解這種狀態(tài)帶來的不適,有人設(shè)想在未來的航天器上加裝一段圓柱形“旋轉(zhuǎn)艙”,如圖所示當(dāng)旋轉(zhuǎn)艙繞其軸線勻速旋轉(zhuǎn)時(shí),宇航員站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)圓柱形側(cè)壁上,可以受到與他站在地球表面時(shí)相同大小的支持力為達(dá)到上述目的,下列說法正確的是()A旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大,轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度就應(yīng)越大B旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大,轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度就應(yīng)越小C宇航員質(zhì)量越大,旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應(yīng)越大D宇航員質(zhì)量越大,旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應(yīng)越小解析:由題意知有mgFm2r,即g2r,因此r越大,越小,且與m無關(guān),B正確答案:B4一只小狗拉雪橇沿位于水平面的圓弧形道路勻速運(yùn)動(dòng),如圖所示畫出了雪橇受到牽引力F和摩擦力Ff可能方向的示意圖,其中表示正確的圖是()解析:因小狗拉雪橇使其在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以雪橇所受的力的合力應(yīng)指向圓心,故A、B錯(cuò)誤;又因雪橇所受的摩擦力Ff應(yīng)與相對運(yùn)動(dòng)方向相反,即沿圓弧的切線方向,所以D正確,C錯(cuò)誤答案:D5.如圖所示,天車下吊著兩個(gè)質(zhì)量都是m的工件A和B,系工件A的吊繩較短,系工件B的吊繩較長若天車運(yùn)動(dòng)到P處突然停止,則兩吊繩所受的拉力FA和FB的大小關(guān)系為()AFA>FBBFA<FBCFAFBmg DFAFB>mg解析:設(shè)天車原來的速度大小為v,天車突然停止運(yùn)動(dòng),A、B工件都處于圓周運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn),線速度均為v0,又由于Fmgm,故拉力Fmgm,又由于rA<rB,所以FA>FB,A正確答案:A6(多選)如圖所示,長為L的懸線固定在O點(diǎn),在O點(diǎn)正下方有一釘子C,OC距離為,把懸線另一端的小球m拉到跟懸點(diǎn)在同一水平面上無初速度釋放,小球運(yùn)動(dòng)到懸點(diǎn)正下方時(shí)懸線碰到釘子,則小球的()A線速度突然增大為原來的2倍B角速度突然增大為原來的2倍C向心加速度突然增大為原來的2倍D懸線拉力突然增大為原來的2倍解析:懸線與釘子碰撞前后,線的拉力始終與小球運(yùn)動(dòng)方向垂直,小球的線速度不變,A錯(cuò)誤;當(dāng)半徑減小時(shí),由知變大為原來的2倍,B正確;再由an知向心加速度突然增大為原來的2倍,C正確;而在最低點(diǎn)Fmgm,故碰到釘子后合力變?yōu)樵瓉淼?倍,故懸線拉力變大,但不是原來的2倍,D錯(cuò)誤答案:BC7.系在細(xì)線上的小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)若小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R,細(xì)線的拉力等于小球重力的n倍,則小球的()A線速度v B線速度v C角速度 D角速度解析:細(xì)線的拉力等于小球重力的n倍,即nmgm,解得v,故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)拉力提供向心力,得nmgmR2,解得,故C正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤答案:C8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 時(shí),繩子對物體拉力的大小解析:(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0,則mgmr,得0.(2)當(dāng)時(shí),0,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)mgm2r,即Fmgm··r,得Fmg.答案:(1)(2)mg9.一個(gè)質(zhì)量為m的重物固定在總質(zhì)量為M(包括底座,不包括重物)的電動(dòng)機(jī)的飛輪上,重物到轉(zhuǎn)軸的距離為r,如圖所示為了使放在地面上的電動(dòng)機(jī)不會(huì)跳起,電動(dòng)機(jī)飛輪的角速度不能超過()A. B.gC. D. 解析:電動(dòng)機(jī)不脫離地面的條件是,重物轉(zhuǎn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)對電動(dòng)機(jī)向上的拉力FT不大于電動(dòng)機(jī)的重力,即臨界條件為FTMg.對重物有mgFTm2r,最大角速度 .答案:AB級(jí)提能力10.如圖所示,A、B兩個(gè)小球質(zhì)量相等,用一根輕繩相連,另有一根輕繩的兩端分別連接O點(diǎn)和B點(diǎn),讓兩個(gè)小球繞O點(diǎn)在光滑水平桌面上以相同的角速度做圓周運(yùn)動(dòng),若OB繩上的拉力為F1,AB繩上的拉力為F2,OBAB,則()AF1F223 BF1F232CF1F253 DF1F221解析:小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),設(shè)角速度為,在豎直方向上所受重力與桌面支持力平衡,水平方向不受摩擦力,繩子的拉力提供向心力由牛頓第二定律,對A球有F2mr22,對B球有F1F2mr12,已知r22r1,聯(lián)立各式解得F1F2,故B正確,A、C、D錯(cuò)誤答案:B11.質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿P插入桌面上的小孔中,桿的另一端套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球,今使小球在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng),且角速度為,如圖所示,則桿的上端受到球?qū)ζ渥饔昧Φ拇笮?)Am2R BmCm D不能確定解析:對小球進(jìn)行受力分析,小球受兩個(gè)力:一個(gè)是重力mg,另一個(gè)是桿對小球的作用力F,兩個(gè)力的合力充當(dāng)向心力由平行四邊形定則,可得Fm,再根據(jù)牛頓第三定律,可知桿受到球?qū)ζ渥饔昧Φ拇笮镕m.故選項(xiàng)C正確答案:C12.如圖所示,兩繩系一個(gè)質(zhì)量為m0.1 kg的小球上面繩長l2 m,兩繩都拉直時(shí)與轉(zhuǎn)軸的夾角分別為30°和45°,g取10 m/s2.球的角速度滿足什么條件,兩繩始終張緊?解析:分析兩繩始終張緊的臨界條件當(dāng)由零逐漸增大時(shí)可能出現(xiàn)兩個(gè)臨界值:其一:BC恰好拉直,但不受力,此時(shí)設(shè)AC繩的拉力為FT1,有FT1cos 30°mg,F(xiàn)T1sin 30°mr1,r1lsin 30°,聯(lián)立可得12.4 rad/s.其二:AC仍然拉直,但不受力,此時(shí)設(shè)BC繩的拉力為FT2,有FT2cos 45°mg,F(xiàn)T2sin 45°mr2,r2lsin 30°,聯(lián)立解得23.16 rad/s.所以要使兩繩始終張緊,必須滿足的條件是:24 rad/s3.16 rad/s.答案:2.4 rad/s3.16 rad/s- 6 -

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