课时作业(8)向心力-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理必修第二册（人教版2019）

课时作业(八) 向心力 答案精解Pn (建议用时,40分钟) 相同的小球分别放在挡板A和挡板 [基础题组练 处. 题组一 向心力的理解 (选填“B”或“C”). 1.下列说法正确的是 ( 题组三 向心力的大小及其来源分析 A.只要物体做因周运动,它所受的合外力一定指向 3.如图所示,在杂技表演中,杂技演员表演了“球内飞 圆心 车”的杂技,一个由钢骨架和铁丝网构成的球壳固 B.做曲线运动的物体,受到的合外力方向一定在不 定在水平地面上,杂技演员骑摩托车在球壳内飞速 断改变 旋转,惊险而刺激,甲演员在图中“赤道”平面做匀 速圆周运动,提供向心力的是 C.匀速圆周运动是匀速运动 ) D.向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向 不能改变速度的大小 -“赤道”平面 题组二 探究影响向心力大小的因素 2.如图所示是探究影响向心力大小的因素的实验装 A.重力 置,长上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2 B.支持力 倍,长糟上的挡板A和短上的挡板C到各自转轴 C.摩擦力 的距离相等,转动手柄使长橹和短橹分别随变速塔 D.重力与支持力的合力 轮匀速转动,内的球就做匀速圆周运动,横臂的 4.如图所示,光滑水平桌面上有一个小球在细绳的作 挡板对球的压力提供向心力,球对挡板的反作用力 通过横臂的杠杆作用使弹蓄测力简下降,从而露出 用下,绕桌面上的固定点Q做匀速圆周运动.下列 ( 说法正确的是 标尺,标尺上红白相间的等分格显示出两个球所受 ) 向心力的比值 ,标尺 小球 弹赞测 力简 A.若增大角速度,保持绳长不变,则拉力变大 短 B.若增大角速度,保持绳长不变,则拉力变小 会变速 #塔轮 C.若增大绳长,保持角速度不变,则拉力不变 D.若增大绳长,保持角速度不变,则拉力变小 千柄 5.如图所示,质量为的木块从半径为R的半球形 (1)该实验采用 (选填“理想实验 碗的碗口下清到碗的最低点的过程中,如果由干座 法”“控制变量法”或“等效替代法”)来探究向心力的 擦力的作用使得木块的速率不变,则 ) 大小F与质量n、角速度和半径r之间的关系 (2)探究向心力的大小F与角速度o的关系时,应 将传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上,将质量 ·128. A.木块下滑的过程中受重力、弹力、摩擦力和向心 C.向心力突然增大为原来的2倍 力4个力作用 D.向心力突然增大为原来的4倍 B.因为速率不变,所以木块加速度为零 [能力提升练 C.本块下滑的过程中所受的合力越来越大 9.质量不计的轻质弹性杆P插入桌而上的小孔中,杆 D.木块下滑过程中加速度大小不变,方向时刻指向 的另一端套有一个质量为的小球,现使小球在水 圆心 平面内做半径为R的匀速圆周运动,且角速度为 题组四 向心力公式的应用 a.如图所示,则杆的上端受到球对其作用力的大小为 6.一个在水平面上做匀速圆周运动的物体,如果半径 C ) 不变,而速率增加为原来速率的3倍时,其向心力是 36N,则物体原来受到的向心力的大小是 ) A.2N B.4N C.6N D.8 N A.mR 7. 做圆周运动的两个物体M和N,它们所受的向心 B.mvg-R{ 力F与轨道半径间的关系如图所示,其中N的图 C.mVg十R D.不能确定 线为双曲线的一支,则由图像可知 ) 10.如图所示,圆盘上叠放着两个物块A和B,当圆盘 和物块绕坚直轴匀速转动时,物块与圆盘始终保 持相对静止,则 ) 5 A.物体M、N的线速度大小均不变 B.物体M.N的角速度均不变 C.物体M的角速度不变,N的线速度大小不变 D.物体N的角速度不变,M的线速度大小不变 A.物块A不受摩擦力作用 8.(多选)如图所示,长为L的悬线固定在O点,在O B.物块B受5个力作用 点正下方有一钉子C.0、C的距离为,把悬线另 C.当转速增大时,A受摩擦力增大,B受摩擦力 减小 一端的小球A拉到跟悬点在同一水平面处无初速 D.A对B的摩擦力方向沿半径指向转辑 度释放,小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子, 11.(多选)如图所示,现有一固定且内壁光滑的半球 则小球的 ( 面,球心为0,最低点为C.有两个可视为质点且质 量相同的小球A和B,在球面内壁两个高度不同 的水平面内做匀速圆周运动,A球的轨迹平面高 于B球的轨迹平而,A.B两球与0点的连线与竖 A.线速度突然增大为原来的2倍 直线OC间的夹角分别为a-53{*}和g-37 ( (sin37*-0.6),则 B.角速度突然增大为原来的2倍 _~ .129· 13.如图所示,质量相等的小球A、B分别固定在轻杆 的中点及端点,当杆在光滑的水平面上绕Q点匀 速转动时,求杆的OA段及AB段对球的拉力大小 A.A、B两球所受支持力的大小之比为3:4 之比. B.A.B两球运动的周期之比为2:/③ C.A、B两球的角速度之比为2:、3 D.A、B两球的线速度之比为8:3/③ 12.某同学利用如图甲所示的实验装置,探究做圆周 运动的物体所受向心力大小与质量、轨道半径及 线速度的定量关系,圆杜体放置在水平光清圆盘 (图中未画出)上做匀速圆周运动,力电传感器测 量的是向心力,光电传感器测量的是圆柱体的线 速度,该同学通过保持圆柱体质量和运动半径不 变,来探究向心力F与线速度v的关系. 力也传感器 光电感习 甲 2468 10(m) 乙 (1)该同学采用的实验方法为 A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想化模型法 D.微小量放大法 (2)改变线速度v.多次测量,该同学测出了五组 F.v数据,如下表所示:请在图乙,中作出F一y 图线. u/(m.s) 1.0 1.5 2.0 2.5 3 1.0 2.25 /(ms一) 4.0 6.25 9.0 FN 0.90 2.00 3.60 5.60 18.10 (3)由作出的F一o^{}的图线,可得出F和 ^的关 系式: ,若向心力与、、v 得圆柱体的质量n一 kg(结果保留两位 有效数字). .130.4.C 根据题意可知,从动轮做逆时针转动,选项A错误; 在地面上形成的圈的半径,一vR十F,联立以上各式得 皮带传动模型,边缘线速度相等,根据y一u,两轮半径不同 #(),选A正确. 角速度不同,选项B错误;因为边缘线速度相等v-2πr 2{R{} 即n-40r/s,则周期T-1 所以从动轮转速为n,选项C正确,D错误. 由-2xn可知,曲轴转动的角速度-80rrad/s. 5.A 齿轮不打滑,说明接触点线速度大小相等,主动轮 (2)由v-r可知,距转轴,-0.2m的点的线速度大小 逆时针转动,故从动轮顺时针转动;因为齿的大小相等,主动 r-80r×0.2m's-16xm's. 轮的齿数一24,从动轮的齿数一8,故主动轮与从动轮 答案 80r radis (2)16x ms 2-得从动轮的周期T-2-2-,选项A正确. 课时作业(八) 3,根据- 1.D 解只有做匀速圆周运动的物体合外力才指向圈心,选 6.A 解因为a、c两点靠摩擦传动,则a、c两点的线速度大 项A错误;物体做曲线运动的条件是合力的方向与速度方 小之比为1:1.根据y一rm知,a、c两点的角速度大小之比 为1:2.a、两点的角速度相等,所以c、)两点的角速度大小 向不在同一条直线上,但合外力方向不一定变化,如平抛运 动,选项B错误;匀速圆周运动速度大小不变,方向沿圆的切 之比为2:1,c、d两点的角速度相等,所以b、d两点的角速度 大小之比为1:2,根据T-2,可知b点与d点的周期之比 线方向,时刻在变化,所以速度是变化的,是变速运动,选项 C错误;向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,选项 为2:1,选项B、C.D正确;因为a、c两点的角速度大小之比 D正确. 为1;2,所以a、d两点的角速度大小之比为1:2,根据T 2.(1)该实验采用控制变量法来探究向心力的大小F与 质量m、角速度和半径,之间的关系. (2)探究向心力的大小与角速度的关系时,应控制两球的质 7.C 根据齿轮传动的特点可知,A、B两点的线速度大小 量与两球做圆周运动的轨道半径相等,即应选择两个质量相 相等,方向不同,选项B错误;由v一ar知,A、B两点的转动 同的球,分别放在挡板A与挡板C处,同时选择半径不同的 半径不同,角速度也不同,选项A错误;B点和C点的线速 两个轮盘. 度大小相等,由v-ar=2wnr可知,B点和C点的转速之比 翻(1)控制变量法(2)C 为n*n=r-.r-R.R,其中R -R+2R-3.5R. 3.B 解甲演员在图中“赤道”平面做匀速圆周运动,提供向 故n·nc-7:2,选项C正确;根据v-2可知,Ta:Tc= 心力的是轨道对摩托车的支持力,选项B正确. 4.A 根据分析可得小球做匀速围周运动时,绳子的拉力 r.·r=R:R-3:7,选项D错误. 提供小球做圆周运动的向心力,所以有F-一F一mo^{}r,可 8.Da、b、c三点同轴转动,所以u.一x-a,选项C错 得保持绳长不变即r不变时,若增大角速度,拉力变大,选项 误,D正确;根据v一ro知a、b两点的转动半径相同且比c点 A正确,B错误;同理,保持角速度不变,若增大绳长即r变 大,则c的线速度比a、的小,选项A、B错误. 大,拉力变大,选项C、D错误. 9.AD解子弹做平抛运动,穿过圆简的过程中水平方向上 5.D木块下滑的过程中受重力、弹力、摩擦力3个力作 匀速运动d-,坚直方向上做自由落体运动h-寸g^{},解 用,3个力的合力提供向心力,选项A错误;木块下滑时速率 不变,速度方向发生变化,木块做变速运动,所以木块加速度 /2h ,.选项A正确,B错误;因两弹孔在同 、-d 不为零,选项B错误;木块下滑时做匀速圆周运动,所受的合 一竖直线上,则有!-(2n-一1),设其角速度为cn,则有一 力大小不变,选项C错误;木块下滑时做匀速圆周运动,加速 度大小不变,方向时刻指向圆心,选项D正确. (n-1,2,3...),选项 时有F。-m(3o)}-36N,解得F-4N,选项 B正确. C错误,D正确. 10.B 由圆锥齿轮的特点,得v一,根据vr可知 7.C 解M为过原点的倾斜直线,说明M的向心力与半径 成正比,根据F一m}R知,M的角速度不变;N为双曲线的 7,选项A错误:由v.=.n=anrn,n-aa= A. r 一个分支,可知N的向心力与半径成反比,根据F一m 知-A,则v-vc,且re≠rc,选B正确,D错 r 知,N的线速度大小不变,选项C正确. r* 8.BC 悬线碰到钉子前后,悬线的拉力始终与小球的运 误;A.B同轴转动,角速度相同,选项C错误 动方向垂直,小球的线速度大小不变,选项A错误;悬线碰 到钉子后,小球的运动半径减小为原来的一半,线速度大小 自转的线速度大小u-Rcos37*~372m.s.选项C正确. 12.A 解水滴飞出时的速度大小v一R. 水滴离开雨伞后做平抛运动,在竖直方向 知向心力变为原来的2倍,选项B、C正确,D错误 1s^{,水平方向有l一v,由题意画 9.C 解对小球进行受力分析,小球受两个力,一个是重力 有h一- mg,另一个是杆对小球的作用力F,两个力的合力充当向心 出俯视图,如图所示,由几何关系知,水滴 力,由平行四边形定则可得F一nvg十R,再根据牛顿第 ·202· 三定律可知杆受到球对其作用力的大小为F一m g}+R, 课时作业(九) 选项C正确. 10.B 物块A受到的摩擦力充当其向心力,选项A错误; 1.B 解做匀速园周运动的物体,向心力的方向始终指向圆 物块B受到重力、支持力、物块A对物块B的压力、物块A 心,其向心力是变力,选项A错误;向心力的方向始终沿着 对物块B的沿半径向外的静摩擦力和圆盘对物块B的沿 半径指向圆心,与速度方向垂直,只改变速度的方向:不改变 半径向里的静摩擦力,共5个力的作用,选项B正确;当转 速度的大小,选项B正确;非匀速圆周运动,合外力指向圆心 速增大时,物块A、B所受摩擦力都增大,选项C错误;物块 的分力提供向心力,物体所受各力的合力并不一定是向心 力,选项C错误;向心加速度的方向始终沿着半径指向圈心, A对物块B的摩擦力方向沿半径向外,选项D错误 11.CD 由于小球在运动的过程中受到的合力提供向心 方向改变,选项D错误. 2.A 解匀速圆周运动过程中,角速度恒定不变,选项A正 确;匀速圆周运动过程中,线速度大小恒定不变,方向变化, FvAcos 37*} 选项B错误;匀速圆周运动过程中,向心加速度大小恒定不 F 变,方向时刻变化,向心加速度在变化,选项C错误;匀速园 4πRcos0,则 ngtan-,.r-Rsin,解得T-A 周运动,加速度不为零,根据牛顿第二定律可得,合力不为 零,选项D错误. g ##一# 3.C 匀速圆周运动中加速度的大小不变,向心加速度的 3.,.项B错误;根据mgtan-mu{r,得 方向始终与线速度方向垂直,即始终指向圆心,方向时刻变 化,选项A、B.D错误,C正确. , 2 得v=vgrtan,所以一 确:根据ngtanθ-m r,则a a;A、C两点角速度相等,根据a.=r,因r re.则aac,故aaac,选项C正确. /sin53{tan5③{} 二,选项D正确. 5.D 由题意可知,物体做匀速圆周运动,则在运动过程 3/③ 中加速度的大小是相同的,由a-r{}、v-ro得a-x-4 12.解析(1)实验中研究向心力和线速度的关系,保持圆柱体 m/s,选项D正确. 质量和运动半径不变,采用的实验方法为控制变量法,选项 6.C 解空间站中航天员做匀速圆周运动,航天员感受到与 B正确. 地球一样的“重力”是向心力所致,根据g-{r,则t- (2)在题图乙中作出F一v*图线如图所示 FN 10 0.1rad/s,选项C正确,A、B.D错误. 7.A 解A、B为球体上两点,因此A、B两 点的角速度与球体绕轴O.O旋转的角速 度相同,选项A正确:如图所示,A以P点 为圆心做圆周运动,B以Q点为圆心做圆周 运动,因此A、B两点的向心加速度方向分 别指向P、Q,选项C错误;设球的半径为R, 2 468 10(m.) 则A运动的半径r.-Rsin60{},B运动的半径rn-Rsin30{ (3)由(2)中图像可知,F一v*图线为过原点倾斜的直线,故 根据v-r,可知A、B两点的线速度之比为3:1,选项B错 F与v*成正比关系,其斜率k一0.9,所求表达式为F 误;根据a一m^{}r可知A、B两点的向心加速度大小之比为 ③:1,选项D错误. 8.D 压路机前进时,其轮子边缘上的点参与两个分运 0.9 kg/m,解得m-0.36 kg. 动,即绕轴心的转动和随着车的运动;与地面接触点速度为 (1)B(2)见解析图 (3)F-0.9(N) 0.36 零,故两个分运动的速度大小相等、方向相反,故A、B两点 13.解球所受的重力和水平面的支持力在竖直方向,且是一 园周运动的线速度都等于汽车前进的速度,故A、B两点的 对平衡力,故球的向心力由杆的OA段和AB段的拉力 线速度之比v·v-1:1,根据v-2rn可知转速之比为 提供。 2.3.选项A、B错误;根据公式-ar,线速度相等时,角速 度与半径成反比,故A、B两点的角速度之比*-2: 3.选项C错误;根据a一a可知A、B两点的向心加速度之 比a·a-2:3,选项D正确. 9.A 设细绳长度为/.小球做匀速圆周运动时细绳与竖 直方向的夹角为0,则对小球受力分析有Fsin0-mlsin8. 分别隔离A、B受力分析,如图所示.A、B固定在同一根轻 得F-m{}l.选项A正确;根据mgtan8-m{}htan0.得h 杆上,所以A、B的角速度相同,设角速度为a,则由向心力 E.,选项B错误;小球的向心加速度a-o{}lsino,选项C错 公式可得. 对A有Fo-F.=nr. 误;小球的线速度v-asinθ,选项D错误. 10.(1)由题意可知,B球受到的弹弹力提供B球做园 对B有F-2mra. 又F-F. 周运动的向心力. 设弹伸长△L,满足△L一m(L.十L) 联立三式解得F:F-3:2. 解得弹伸长量为△1.m(L+L。) 3:2 .203·