6.2 向心力(练案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理必修第二册同步学习指导(人教版2019)

练案[6] 第六章 2.向心力 B.在小球运动半径相等的情况下,用质量 基础巩固练 不同的小球做实验 1. 下列关于向心力的论述中,正确的是( _~ C.在小球运动半径不等的情况下,用质量 A.物体做圆周运动一段时间后才会受到向 相同的小球做实验 心力 D. 在小球运动半径不等的情况下,用质量 B.向心力与重力、弹力、摩擦力一样,是一种 不同的小球做实验 特定的力,它只有在物体做圆周运动时才 (2)当用两个质量相等的小球做实验,且左边 产生 小球的轨道半径为右边小球的2倍时,发 C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等力中某 现右边标尺露出的红白相间的等分格子 一种力,也可以是这些力中某几个力的 数为左边的2倍,那么,左边塔轮与右边塔 合力 轮转动的角速度大小之比为 D.向心力既可以改变物体运动的方向,又可 3.一只小狗拉着雪撬在水平冰面上沿着圆孤形 以改变物体运动的快慢 的道路匀速奔跑,如图所示为雪撬所受的牵引 2. 如图所示是探究向心力大小F与质量m、角速 力F及摩擦力F,的示意图,其中正确的是 度及半径r之间关系的实验装置图。转动 ( _~ 手柄1,可使变速塔轮2和3以及长4和短 。 橹5分别随之匀速转动。皮带分别套在塔轮2 和3上的不同圆盘上,可使两个糟内的小球分 D 别以几种不同的角速度做匀速圆周运动。小 4.如图所示,一辆轿车正在水平路面上做匀速圆 球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小 ( 周运动,下列说法正确的是 _~ 球的压力提供,球对挡板的反作用力通过横智 6的杠杆作用使弹策测力套筒7下降,从而露 出标尺8,标尺8上露出的红白相间的等分格 子数与两个球的向心力成正比,那么: A.水平路面对轿车弹力的方向斜向上 B.静摩擦力提供向心力 C.重力、支持力的合力提供向心力 D.轿车受到的重力、支持力和摩擦力的合力 为零 5.如图所示为游乐园空中飞椅 的理论示意图,长度不同的两 (1)现将两小球分别放在两边的糟内,为了探 根细绳悬挂于同一点,另一端B 究小球受到的向心力大小和角速度的关 各系一个质量相同的小球,不 系,下列说法中正确的是 ) 计空气阻力,使它们在不同的 A.在小球运动半径相等的情况下,用质量 水平面内做匀速圆周运动,则对于A、B两个 小球转动周期的说法正确的是 相同的小球做实验 ) -162- A.A的周期大 9.如图所示,一小球用长为/ B.B的周期大 的细线悬于P点,并在水平 C.A、B的周期一样大 面内做角速度为t的匀速圆 D. A、B的周期无法比较 周运动,轨迹圆的圆心0到 6.(多选)如图所示,长为1的悬线固定在0点, P点的距离为。下列说法 正确的是 ~_ ) A.保持不变,增大/.不变 把悬线另一端的小球A拉到跟悬点在同一水 B.保持h不变,增大/.变大 平面处无初速度释放,小球运动到是点正下方 C.保持/不变,增大.h不变 _ ) 时悬线碰到钉子,则小球的 D.保持/不变,增大,h变大 10.(多选)如图所示,在光滑 _ -C. 水平面上钉有.. A和B,一根长细绳的一端系一个小球,另一 端固定在钉子A上,开始时小球与钉子A、B A.线速度突然增大为原来的2倍 均在一条直线上(图示位置),且细绳的一大 B. 角速度突然增大为原来的2倍 部分沿顺时针方向缠绕在两钉子上(俯视)。 C.向心力突然增大为原来的2倍 现使小球以初速度o在水平面上沿逆时针 D. 向心力突然增大为原来的4倍 方向做圆周运动,使两钉子之间缠绕的绳子 逐渐释放,在绳子完全被释放后与释放前相 ( 能力提升练 比,下列说法正确的是 __ A.小球的速度变大 7.让矿泉水瓶绕自身中心轴转动起来,带动瓶中 B.小球的角速度变小 水一起高速稳定旋转时,水面形状接近图 C.小球的向心力变小 D.细绳对小球的拉力变大 11.(多选)有一种杂技表演叫 “飞车走壁”,由杂技演员 驾驶摩托车沿圆台形表演 台的侧壁高速行驶,做匀速圆周运动。如图 。 所示,图中虚线表示摩托车的行驶轨迹,轨迹 8.广州市内环路上出口处常有限速标志。某出 离地面的高度为h,下列说法中正确的是 口路面是一段水平圆孤轨道,雨天车轮与路面 __ 的动摩擦因数为0.4.汽车通过出口的最大速 A.h越高,摩托车对侧壁的压力将越大 度为36km/h。晴天车轮与路面的动摩擦因 B.h越高,摩托车做圆周运动的线速度将 数为0.6.则晴天汽车通过出口的最大速度约 越大 为 _ C.人越高,摩托车做圆周运动的周期将越大 A.44 km/h B. 54 km/h D.h越高,摩托车做圆周运动的向心力将 C. 24 km/h D. 30 km/h 越大 -163- 12.如图所示,一根原长为1的轻弹策套在光滑 (3)当杆的角速度三 直杆AB上,其下端固定在杆的A端,质量为 度。 n的小球也套在杆上目与弹寰的上端相连 小球和杆一起绕经过杆A端的竖直轴00匀 速转动,且杆与水平面间的夹角始终保持为 9=37*}。已知杆处于静止状态时弹箭长度为 0.5L.重力加速度大小为g,取sin37*}=0.6. cos37*=0.8,求: (1)弹箭的劲度系数上 (2)弹策为原长时,小球的角速度。 164转动半径r的关系。 速度无关，因为弹力N提供向心力，即N=m2所以当圆筒 (3)钢球①，②的角速度相等，则根据：=w可知，线速度之比 的角速度增大以后，需要的向心力变大，则物体所受弹力N 为2：1。 增大。故选D 银踪训练2：(1)C(2)B(3)D 解析：（」）在探究向心力的大小F与质量m、角速度仙和半径 ?之间的关系时，需先控制某些量不变，研究另外两个物理量 之问的关系，该方法为控制变量法，据此可知，要研究F与m 的关系，需保持，和r相同，进择C正确。 (2)根据控制变量法可知，两球的质量和转动半径相等，则研 究的是向心力的大小F与角速度仙的失系，选项B正确。 (3)根据F-m,两球的向心力之比为1：9，半径和质量相3，D小朋友运动到最高点时速度为零，加速度不为零，所受合 等，则转动的角速度之比为1：3，因为靠皮带传动，两变速塔 外力不为零，选项A错误：只有在最低点时小朋友所受合外力 轮的线速度大小相等，根器r=@知，与皮带连接的变速塔轮 才指向其做圆周运动的圆心，选项B错误：小朋友从最高点到 对应的半径之比为3：1，选项D正确 最低点的过程中速度逐渐变大，不是匀速圆周运动，选项C错 探究点3 误；小朋友运动到最低点时，由T-mg=m亡可知，秋千对小 基础梳理 1.变速(1)增大改变方向 朋友的作用力大于其所受重力，选项D正确。故选D。 (2)减小改变方向 4.(1)D(2)乙(3)甲(4)A 2.一般曲线研究质点在每一小段的运动时，可以采用圆周运 解析：(1)使用向心力演示仪研究向心力大小与质量的关系时 动的分析方法进行处理 半径和角速度都不交，研究向心力大小与半径的关系时质量 典题3：AD小球在光滑杆上受重力和支持力N、 和角速度部不变，研究向心力大小与角速度的关系时质量和 作用，两力的合力提供小球做圆周运动的向 半径都不变，所以采用的科学方法为控制变量法。故选D。 心力，如图所示，由图可知，支持力V=m (2)探完小球所受向心力大小与小球质量之阿关系，需半径和 sin 0 角速度都不变，但质量不同，故选图乙。 故支持力大小不变，球对杆的压力大小不变， (3)探究小球所受尚心力大小与小球转动角速度之间关系，需 02 选项A正确，B错误：由品。=m发·解得 半径和质量都不变，故选图甲。 √巴。由于<风放<6，选项C结讽.D正确，故 (4)根据公式F=mw,可知，在半径和角速度一定的情况下， 向心力的大小与质量成正比，故A正确：授据公式F=m@, 选AD 可知，在质最和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的 跟踪训练3：AC受力分析得mgan0=mw,又m0=云得 平方成正比，故B、C错误：根据公式F=m,,可知，在质量和 角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比，故D铝 芹=心放。相阴又号器品器言A正确，B特 误。故选A。 误向心力为P4=故=有故C正确：拉力为T 练案[6] 器二瓷答故D精误，故选心 基础巩固练 1.C因为有向心力，物体才做圆周运动，敌A错误：向心力是 课堂效果反馈 按作用效果命名的，与重力、弹力、摩擦力等性质力不一样，故 1.C向心力是一个效果力，可以是某一个力，也可以是几个力 B错误：向心力可以是重力弹力、摩擦力等力中某一种力，也 的合力，或是某个力的分力，选项A,B错误；匀速圆周运动所 可以是某一个力的分力，或者是这些力中某几个力的合力，故 受合外力指向圆心，完全提供向心力，非匀速圆周运动中是合 C正确：向心力只能改变物体运动的方向，不能改变物体运动 外力指向圆心的分力提供向心力，选项C正确，D错误。 的快慢，故D错误。 2.D物体做匀速圆周运动，合力指向圆心，对物体受力分析，受2.(1)A(2)1:2 重力、竖直向上的静摩擦力、指向圆心的弹力，如图所示，重力 解析：(1)本实验采用控制变量法，根据F=mw2可知，要探 G与静摩擦力f平衡，即G=f则静摩擦力不变，且与物体的角： 究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需在小球运动半 221 径相等的情况下，用质量相同的小球做实验，故选A。 cos0=个3，代人①可得：心2=异，可知小球的角速度与绳子 (2)标尺露出的格子数与小球所受的向心力大小成正比，右边 标尺露出的红白相间的等分格子数为左边的2倍，有F幸： 的长度无关，保持h不变，增大1，仙不变，保持I不变，增大 F。=1:2,左边小球的轨道半径为右边小球的2倍，即「生： h变小。故选A。 10.BC由于小球所受的拉力始终与其速度方向垂直，不改变 r台=2：L且已知m车=m专，根据F=mw,可得w=√，可 速度大小，故A错误：由=可知，不变，r变大，则角速度 知左边塔轮与右边塔轮转动的角速度大小之比为【：2。 如变小，故B正确：小球的向心力F,=m 不变，r变大， 3.C雪橇运动时所受的摩擦力为滑动摩擦力，其方向与雪橇运 动方向相反，可知与圆弧相切：又因为雪橇做匀速圆周运动， 则向心力变小，故C正确：细绳对小球的拉力F=m二，不 所受合力充当向心力，合力方向指向圆心，故C正确。 变，r变大，则F变小，故D错误。故选BC 4.B水平路面对轿车的弹力方向竖直向上，故A错误：在竖直L.BC摩托车做匀速圆周运动，合外力完全提供向心力，F合= 方向重力和支持力相互平衡，轿车做圆周运动靠水平路面对 车轮的静摩擦力提供向心力，轿车受到的重力、支持力和摩擦 mgm0,N=二。可知侧壁对摩托车的支持力与高度A无 力的合力不为零，故B正确，C,D错误。 关，根据牛顿第三定律可知摩托车对侧壁的压力不变，A错 5.A设细绳与竖直方向的夹角为a,绳长为L,小球受到的重力和 误：根据牛顿第二定律可知g如0=m子，解得p 细绳的拉力的合力提供向心力，则有mglan a=4 mlsin a 7T2 grtan8,高度h越大，r越大，摩托车运动的线速度越大，B sa,Lcsa为悬点到球所在平面的距离，由 解得T=2m√g 正确：根据牛顿第二定律可知mgan0=m空，解得T= 题图可知A球的大于B球的，故A球的周期较大，故A正确， 2m√m高度h越大，r越大，摩托车运动的周期越大，C B,C,D错误。 正确：摩托车的向心力大小为mngtan0,大小不变，D错误 6.BC悬线碰到钉子前后，悬线的拉力始终与小球的运动方向 垂直，小球的线速度大小不变，故A错误：悬线碰到钉子后，小 故选BC 球的运动半径减小为原来的一半，线速度大小不变，由。=· 2.a受2√受 (3)31 解析：(1)杆处于静止状态时，对小球受力分析，由平衡条件 知角速度变为原来的2倍，由上，一心可知向心力变为原来的 得mg·in37=k×(L-0.5L),解得弹黄的劲度系数k 2倍.故B、C对.D错。 能力提升练 (2)当辣簧处于原长时，弹簧弹力为零，小球只受重力和杆的支 7.D随矿泉水瓶转动的水做圆周运动时，需要合外力提供向心 力，当水受到的合外力不足以提供需要的向心力时，水将做离 持力，它们的合力提供向心力，有mgtan37°=m,Lcos37°，解 心运动，逐渐离开矿泉水瓶的中心，所以水面的中心处将凹一 些.而四周将高一些。所以四个图中，A,B,C与实际不符，只 有D是正确的，故选D。 （3)当心=√受>时，弹黄处于伸长状春，设弹黄特长 8.A当以最大速度转弯时，最大静摩擦力提供向心力，此时有： 量为x,则在竖直方向有F、cs37°-sin37°=mg 人=wmg=mR:雨天车轮与路面的动摩擦因数为4，=0.4， 在水平方向有Fxsin37°+kx537°=mw(L+x)c5379 02 解得x=2L 有山mg=mR;晴天车轮与路面的动摩擦因数为山，=0.6，有 所以弹簧长度L'=3L :联立解得与严√口 内2mg=mR 0.6 =N0.4 ×36km/h=44 3.向心加速度 km/h,故A正确，BC、D错误。 探究点 9.A对小球受力分析如图，设绳子的拉力为F,绳子与竖直方 基础梳理 向之间的夹角为8，小球所受重力和绳子的拉力的合力提供了 一1.圆心2.wr3.圆心垂直 向心力，得：mgan8=mwr,其中r=lsin8,则：mgtan0= 二上快慢方向大小 no1·0①.解特：m9=。风，又几何关系可得： [判断正误] (1)V(2)×(3)×(4)×(5)× 222