第六章 专题2 向心力习题课-【精彩三年】2020-2021学年高中新教材物理必修第二册课程探究与巩固配套word（人教版 浙江专版）

专题2　向心力习题课 课程解读 课标要点 学科素养 链接浙江学考 链接浙江选考 能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力 物理观念：掌握向心力的确切含义 会利用向心力公式进行简单计算 会利用向心力公式进行计算 知识点　圆周运动中的向心力 1．物体做匀速圆周运动时，受的合力一定指向圆心。 2．物体做变速圆周运动时，受的合力一般不指向圆心。将物体做变速圆周运动受的合力沿半径方向和垂直半径方向分解，沿半径方向的分力提供向心力，改变物体速度的方向；垂直半径方向(沿切线方向)的分力改变物体的速度大小。 【思辨】 判断题(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)对匀速圆周运动，向心力是一个恒力。(　×　) (2)向心力由某一个力或几个力的合力提供，它不是性质力。(　√　) (3)向心力的效果是改变物体的线速度大小。(　×　) (4)向心力的方向与线速度方向始终垂直。(　√　) 1．物体做匀速圆周运动时，受的合力一定指向圆心。 2．圆锥摆模型 (1)摆球在水平面内做匀速圆周运动。 (2)摆球只受重力和绳的拉力作用，二者的合力提供向心力。 如图所示，在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球，圆锥顶角为2θ，重力加速度为g，若要小球离开锥面，则小球的角速度至少为多少？ 【答案】 【解析】 小球刚要离开锥面时，圆锥对小球的支持力为零，小球受到重力mg、绳的拉力FT，设此时角速度为ω0，圆轨道半径r＝L sin θ。 采用正交分解法，将小球受力在水平、竖直方向分解， 在水平方向，根据牛顿第二定律得 FTsin θ＝mωr， 在竖直方向FTcos θ＝mg， 解得：ω0＝。 用长为L的细绳拴住一质量为m的小球，当小球在一水平面上做匀速圆周运动时，细绳与竖直方向成α角，如图所示，重力加速度为g，求： (1)细绳对小球的拉力。 (2)小球做匀速圆周运动的周期。 【答案】 (1)　(2)2π 【解析】 (1)小球做匀速圆周运动时的受力情况如图所示， FTcos α＝mg，解得FT＝。 (2)由牛顿第二定律得， mg tan α＝mr， 由几何关系可知，r＝L sin α， 联立解得T＝2π。 1．受力特点：物体做变速圆周运动时，受的合力一般不指向圆心。 2．解题方法：采用正交分解法，将物体做变速圆周运动受的合力沿半径方向和垂直半径方向分解，分别由牛顿第二定律求解。沿半径方向的分力，产生向心加速度；垂直半径方向(沿切线方向)的分力，产生切线方向的加速度。 如图所示，质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物块与球壳之间的动摩擦因数为μ，则物块在最低点时，下列说法正确的是(　A　) A．受到的摩擦力为μ　　　 B．受到的摩擦力为μm C．受到的向心力为mg＋m D．受到的合力方向竖直向上 【解析】 物块在最低点时，由重力和支持力的合力提供向心力，FN－mg＝m，得FN＝mg＋m，滑动摩擦力Ff＝μFN＝μ，故A正确，B错误；向心力的大小Fn＝m，故C错误；由于重力与支持力的合力方向竖直向上，滑动摩擦力方向水平向左，则所受合力的方向斜向左上方，D错误。 荡秋千是儿童喜爱的一项体育运动，如图为小孩荡秋千运动到最高点的示意图(不计空气阻力)，下列说法正确的是(　C　) A．小孩运动到最高点时，小孩的合力为零 B．小孩从最高点运动到最低点的过程中做匀速圆周运动 C．小孩运动到最高点时，向心力为零 D．小孩运动到最低点时，绳子的拉力等于圆周运动的向心力 【解析】 小孩运动到最高点时，速度为零，受重力和绳子拉力，合力不为零，沿着切线方向，选项A错误；小孩从最高点运动到最低点过程中，线速度逐渐变大，做变速圆周运动，选项B错误；小孩运动到最高点时，速度为零，根据Fn＝m可知，向心力为零，选项C正确；小孩运动到最低点时，F－mg＝m>0，即绳子的拉力大于圆周运动的向心力，选项D错误。 如图所示，工厂的天车上钢丝绳长L＝4 m，用它来吊运2 t的工件。天车以2 m/s的速度水平向前匀速行驶。当天车突然刹车，工件刚开始摆动时，钢丝绳对工件的拉力F多大？(g取10 m/s2) 【答案】 2.2×104 N 【解析】 当天车突然刹车时，工件由于惯性继续向前，绕天车做“圆周运动”，因此工件刚开始摆动时，即在圆周运动的最低点，拉力与重力的合力提供向心力，F－mg＝， 代入数据解得F＝2.2×104 N。 如图所示，小球由细线AB、AC拉住静止，AB保持水平，AC与竖直方向成α角，此时AC对球的拉力为FT1。现将AB线烧断，小球开始摆动，当小球返回原处时，AC对小球拉力为FT2(不计空气阻力)，则FT1与FT2之比为(　B　) A．1∶1　　　　　　　B．1∶cos2α C