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课时跟踪检测(十六) 离心现象
A级——学考达标
1.某同学用细绳牵引小沙袋在水平面内做匀速圆周运动,如图所示。不计空气阻力,关于沙袋做圆周运动的向心力大小,下列判断正确的是( )
A.等于细绳拉力
B.大于细绳拉力
C.等于细绳拉力与沙袋重力的合力
D.大于细绳拉力与沙袋重力的合力
解析:选C 对沙袋受力分析,受竖直向下的重力、沿绳斜向上的拉力,而沙袋做圆周运动的向心力与沙袋处于同一水平面并指向圆心,所以重力和细绳拉力的合力提供向心力,根据平行四边形定则可知此合力小于细绳拉力,故A、B、D错误,C正确。
2.(2023·漳州高一检测)(多选)离心现象有利有弊,有时应利用,有时应防止。如图所示的四种情形中,属于利用离心现象的是( )
A.甲图:民间艺人在制作棉花糖
B.乙图:洗衣机甩干时内筒在高速旋转
C.丙图:火车转弯时,不得超速通过
D.丁图:高速转动的砂轮不得超过允许的最大转速
解析:选AB 制作棉花糖的过程中,糖熔化后被甩出,做离心运动,是应用了离心现象,故A正确;洗衣机脱水利用了水在高速旋转,附着力小于向心力时做离心运动,是应用了离心现象,故B正确;火车转弯时,按规定速度通过是为了防止离心现象,故C错误;转速很高的砂轮所需向心力很大,则可能出现断裂,从而出现离心现象,故为了防止离心现象,应使转速不超过允许的最大速度,故D错误。
3.如图所示,游乐场的过山车载着游客高速通过竖直圆形轨道。游客能够头朝下脚朝上安全通过轨道最高点而不会掉下来的原因是( )
A.游客被安全带紧紧绑在座椅上
B.游客在最高点受到竖直向上的离心力的作用
C.游客在高速通过最高点时需要的向心力大于本身的重力
D.游客受到重力、座椅的弹力和向心力的共同作用保持平衡
解析:选C 离心现象是因为物体所受的力不足以提供向心力,而有远离圆心运动的趋势的现象,不是力的作用,故B错误;向心力是效果力,由某一个力或者某一个力的分力或几个力的合力提供,受力分析时,只能分析性质力,不能分析效果力,故D错误;在过山车做圆周运动的过程中,在最高点不下落的临界条件是:重力等于所需向心力,当所需要的向心力大于重力的时候,重力全部提供为游客做圆周运动的向心力,所以游客不会往下掉,故C正确;游客系上安全带是为了防止过山车出故障时速度减小或停下,导致重力大于所需向心力而掉下来,故A错误。
4.(2023·济南高一检测)在牛奶脱脂时,应用的是离心分离术。牛奶中的脱脂奶和奶油(脂肪球),前者密度大,后者密度小。将牛奶从下方中央的进液口注入离心机,当离心机高速旋转时,脱脂奶和奶油就会被分离,其中靠近中心转轴(转鼓轴)的液体从左侧出液口排出,而靠近转鼓壁的液体从右侧的出液口排出,如图所示。下列判断正确的是( )
A.右侧的出液口排出的是奶油
B.左侧的出液口排出的是密度较小的液体
C.降低离心机的转速,牛奶容易脱脂
D.提高离心机的转速,牛奶不易脱脂
解析:选B 由于脱脂奶密度大,容易发生离心运动,所以脱脂奶运动到转鼓壁,沿着转鼓壁出口从右侧的出液口排出;而奶油密度小,不易发生离心运动,所以奶油从左侧的出液口排出,A错误,B正确;降低离心机的转速,牛奶不容易脱脂;只有提高离心机的转速,才能容易实现脱脂,C、D错误。
5.如图所示,质量相等的汽车甲和汽车乙,以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,汽车甲在汽车乙的外侧。两车沿半径方向受到的摩擦力大小分别为f甲和f乙,以下说法正确的是( )
A.f甲<f乙
B.f甲=f乙
C.f甲>f乙
D.f甲和f乙的大小均与汽车速率无关
解析:选A 汽车在水平面内做匀速圆周运动,摩擦力提供其做匀速圆周运动的向心力,即f=F向=m,由于m甲=m乙,v甲=v乙,r甲>r乙,即f甲<f乙,A正确。
6.如图所示是摩托车比赛转弯时的情形。转弯处路面常是外高内低,摩托车转弯有一个最大安全速度,若超过此速度,摩托车将向外滑动。对于摩托车滑动的问题,下列论述正确的是( )
A.摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力的作用
B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力
C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑出去
D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑出去
解析:选B 摩托车只受重力、牵引力、地面支持力和地面的摩擦力作用,没有离心力,A错误;摩托车正常转弯时可看作是做匀速圆周运动,所受的合力等于向心力,如果向外滑动,说明提供的向心力即合力小于需要的向心力,B正确;摩托车将沿曲线做离心运动,C、D错误。
7.(多选)离心沉淀器可以加速物质的沉淀,如图甲是其示意图,试管中先装水,再加入粉笔灰粉末后搅拌均匀,当试管绕竖直轴高速旋转时,两个试管几乎成水平状态,如图乙所示,然后可观察到粉笔灰粉末沉淀在试管的远端。则( )
A.旋转越快,试管的高度越低
B.粉笔灰粉末向试管的远端