第18练 圆周运动的应用-2022年【寒假分层作业】高一年级物理（沪科版2020必修一+必修二）

第18练圆周运动的应用（解析版） 一、单选题 1．如图，用细绳系着一个小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，不考虑空气阻力。则以下说法正确的是（　　） A．球受到重力、拉力、向心力 B．若球转动加快，绳子的拉力不变 C．球所受的合力指向悬点O D．球的向心加速度时刻在变化 【答案】D 【详解】 A．球受到重力、拉力作用，两个力的合力充当向心力，选项A错误； B．设细线与竖直方向的夹角为θ，根据 若球转动加快，ω变大，则绳子的拉力变大，选项B错误； C．球做匀速圆周运动，则所受的合力指向圆心，不是指向悬点O，选项C错误； D．球的向心加速度指向圆心，方向时刻在变化，即向心加速度时刻在变化，选项D正确。 故选D。 2．下列说法中正确的有（　　） A．做直线运动的物体，所受合力一定为恒力 B．做曲线运动的物体，所受合力一定不是恒力 C．做圆周运动的物体，所受合力一定时刻指向圆心 D．做变速圆周运动的物体，指向圆心方向的合力大小在不断变化 【答案】D 【详解】 A．做直线运动的物体，所受合力不一定为恒力，选项A错误； B．做曲线运动的物体，所受合力也可能是恒力，例如平抛运动，选项B错误； C．只有做匀速圆周运动的物体，所受合力才一定时刻指向圆心，选项C错误； D．做变速圆周运动的物体，根据 可知，向心力不断变化，即指向圆心方向的合力大小在不断变化，选项D正确。 故选D。 3．如图所示，一倾斜的圆筒绕固定轴以恒定的角速度转动，圆筒的半径。筒壁内有一小物体与圆筒始终保持相对静止，小物体与圆筒间的动摩擦因数为（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），转动轴与水平面间的夹角为，重力加速度取，则的最小值是（　　） A．1rad/s B．rad/s C． D． 【答案】C 【详解】 若物块转到最高点时恰不下滑，则对物块由牛顿第二定律可知 解得 故选C。 4．如图，内壁光滑的玻璃管内用长为L的轻绳悬挂一个小球。当玻璃管绕竖直轴以角速度匀速转动时，小球与玻璃管间恰无压力。下列说法正确的是（　　） A．仅增加绳长后，小球将受到玻璃管斜向上方的压力 B．仅增加绳长后，若仍保持小球与玻璃管间无压力，需增大 C．仅增加小球质量后，小球将受到玻璃管斜向上方的压力 D．仅增加角速度至后，小球将受到玻璃管斜向下方的压力 【答案】D 【详解】 AB．当管壁对球无作用力时， 绳子的拉力和球的重力合力提供向心力， 所以 故，增加绳长之后，此时小球需要的向心力增大，重力与细绳的拉力不足以提供向心力，则小球将受到玻璃管斜向下方的压力；增加绳长之后，小球做圆周运动的半径增大，要保持小球与管壁之间无压力，则小球所需向心力大小不变，半径增大，则需要减小角速度ω， 故AB错误； C．增加小球质量，此时 质量可被约去，小球做圆周运动的半径不变，小球对玻璃管无压力，故玻璃管对小球也无压力， 故C错误； D．仅增加角速度至ω′后，小球需要的向心力增大，小球有离心的趋势，小球将垂直于右侧管壁挤压管壁，玻璃管会给小球一个斜向下的压力， 故D正确。 故选D。 5．如图所示，长为L的细绳一端固定于O点，另一端系一个小球，在O点的正下方钉一个光滑的小钉子A，小球从一定高度摆下，当细绳与钉子相碰时，钉子的位置距小球，则细绳碰到钉子前、后瞬间（　　） A．绳对小球的拉力大小之比为1∶4 B．小球所受合外力大小之比为1∶4 C．小球做圆周运动的线速度大小之比为1∶4 D．小球做圆周运动的角速度之比为4∶1 【答案】B 【详解】 CD．细绳碰到钉子前、后瞬间线速度大小不变，即线速度大小之比为1∶1；半径变小，根据 v＝ωr 得知，角速度大小之比为1∶4，故CD错误； B．根据 F合＝F－mg＝ 则合外力大小之比为1∶4，选项B正确； A．拉力 F＝mg＋ 可知拉力大小之比 选项A错误； 故选B。 二、填空题 6．实验原理与操作 如图所示，利用力传感器测量重物做圆周运动的向心力，利用天平、刻度尺、光电传感器分别测量重物的质量m、做圆周运动的半径r及角速度ω.实验过程中，力传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示力的大小．光电传感器与DIS数据分析系统相连，可直接显示挡光杆挡光的时间，由挡光杆的宽度和挡光杆做圆周运动的半径，可得到重物做圆周运动的角速度。 实验时采用______法，分别研究向心力与质量、半径、角速度的关系。 【答案】控制变量 【详解】 略 7．汽车过拱形桥 汽车过拱形桥 汽车过凹形桥 受力 分析 向心力 Fn=_____= Fn=_____= 对桥的压力 FN′=mg- FN′=mg＋ 结论 汽车对桥的压力_______汽车的重力，而且汽车速度越大，汽车对桥的压力越___ 汽车对桥的压力_____ 汽车的重力，而且汽车速度越大，汽车对桥的压力越_