5.4 向心力 （习题）-格邦高中阶段2019-2020学年下学期高一物理必修2同步习题

5.4　向心力 习题 基础巩固： 1.如图所示,小球在细绳的作用下在光滑水平桌面上做匀速圆周运动,以下说法正确的是(   ) A.小球受到重力、桌面的支持力、绳的拉力和向心力的作用 B.在绳长固定时,当转速增为原来的4倍时,绳子的张力增大为原来的16倍 C.当角速度一定时,绳子越短越易断 D.当线速度一定时,绳子越长周期越小 答案：B 2.水平放置 的平板表面有一个圆形浅槽，如图所示。一个小球在水平槽内滚动直至停下， 在此过程中( ) A.小球受四个力，合力方向指向圆心 B.小球受三个力，合力方向指向圆心 C.槽对小球作用力的合力提供小球做圆周运动的向心力 D.槽对小球弹力的水平分力提供小球做圆周运动的向心力 答案：D 3.如图所示,摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动．座舱的质量为m,运动半径为R,角速度 大小为ω,重力加速度为g,则座舱( ) A.运动周期为 B.线速度的大小为 C.受摩天轮作用力的大小始终为 D.所受合力的大小始终为 答案：BD 4. 如图,用一端拴有钢球的细绳做“感受向心力”的实验。抡动细绳使钢球在光滑水平台面上 做圆周运动,则( ) A.绳对钢球的拉力提供向心力 B.桌面对钢球的支持力提供向心力 C.只减小钢球的绕行速度,绳的拉力将减小 D.松手后钢球仍能维持圆周运动 答案：AC 5.如图所示,OO'为竖直轴,MN为固定在OO'上的水平光滑杆,有两个质量相同的金属球A、B套在水平杆上,AC和BC为抗拉能力相同的两根线,C端固定在转轴OO'上。当细线拉直时,A、B两球转动半径之比恒为2:1,当转轴的角速度逐渐增大时(   ) A.AC先断     B.BC先断 C.两细线同时断  D.不能确定哪根细线先断 答案：A 思维拓展： 1． 未来的星际航行中，宇航员长期处于零重力状态，为缓解这种状态带来的不适，有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形 “旋转舱”，如图所示．当旋转舱绕其轴线匀速旋转时，宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力．为达到上述目的，下列说法正确的是(　　) A．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越大 B．旋转舱的半径越大，转动的角速度就应越小 C．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越大 D．宇航员质量越大，旋转舱的角速度就应越小 答案：B 2．(多选)如图所示，在水平转台上放一个质量M＝2 kg的木块，它与转台间的最大静摩擦力为Fmax＝6.0 N，绳的一端系在木块上，另一端通过转台的中心孔O(孔光滑)悬挂一个质量m＝1.0 kg的物体，当转台以角速度ω＝5 rad/s匀速转动时，木块相对转台静止，则木块到O点的距离可以是(g取10 m/s2，M、m均视为质点)(　　) A．0.04 m B．0.08 m C．0.16 m D．0.32 m 答案：BCD　 3．如图所示，将完全相同的两小球A、B，用长为L＝0.8 m的细绳悬于以v＝4 m/s向右匀速运动的小车顶部，两球与小车前后壁接触．由于某种原因，小车突然停止运动，此时悬线的拉力之比FB∶FA为(g取10 m/s2)(　　) A．1∶1　　 B．1∶2　　　 C．1∶3　　 D．1∶4 答案：C　 4．(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 答案：AC　 5．如图所示，质量为m的物体，沿半径为r的圆轨道自A点滑下，A与圆心O等高，滑至B点(B点在O点正下方)时的速度为v.已知物体与轨道间的动摩擦因数为μ， 求物体在B点所受的摩擦力． 解析：物体由A滑到B的过程中，受到重力、轨道弹力及摩擦力的作用，做圆周运动．物体在B点的受力情况如图所示， 其中轨道弹力FN与重力G＝mg的合力提供物体做圆周运动的向心力， 由牛顿第二定律得FN－mg＝，得FN＝mg＋， 则滑动摩擦力为Ff＝μFN＝μm.答案：μm 6．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μ倍，转盘的角速度由零逐渐缓慢增大，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，绳子拉力为零且角速度达到最大，设转盘转动的角速度为ω0，则μmg＝mω02r，得ω0＝ . (2)当ω＝ 时，ω>ω0，所以绳子的拉力F和最大静摩擦力共同提供