第二章 第四节 离心现象及其应用-（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一物理必修第二册教师用书（粤教版2019）

第四节　离心现象及其应用 ［学习目标］　1.知道离心现象及其产生的条件(重点)。2.知道离心现象的应用和危害，能解释生活中的离心现象(难点)。 一、离心现象 (1)游乐场中的“魔盘”游戏中，魔盘转速越来越大，人随圆盘一起转动。人受到的静摩擦力怎样变化，当达到最大静摩擦力后，继续加速转动，人将做什么运动？ (2)用细绳拴着一个小物体，使之在光滑的水平面内做圆周运动。突然松手，小球将做什么运动，它离圆心越来越近还是越来越远？ 答案　(1)人受到的静摩擦力越来越大　人将向圆盘边缘滑动，远离圆心 (2)小球将沿切线方向做匀速直线运动　离圆心越来越远 1.离心现象：做圆周运动的物体，在所受向心力突然消失或合力不足以提供维持圆周运动所需向心力的情况下，会做逐渐远离圆心的运动，这种现象称为离心现象。 2.离心运动的条件：向心力突然消失或合力不足以提供向心力。 3.离心运动、近心运动的判断：物体做圆周运动时出现离心运动还是近心运动，由实际提供的合力F合和所需向心力(m或mω2r)的大小关系决定(如图所示)。 (1)当F合=mω2r，“提供”等于“需要”，物体做匀速圆周运动； (2)当F合>mω2r，“提供”超过“需要”，物体做近心运动； (3)当0≤F合<mω2r，“提供”不足，物体做离心运动； (4)若F合=0，则物体做匀速直线运动。 (1)做离心运动的物体一定受到离心力的作用。(　×　) (2)离心运动是沿半径向外的运动。(　×　) (3)离心运动是物体具有惯性的表现。(　√　) (4)离心运动的轨迹一定是曲线。(　×　) 例1　关于离心运动，下列说法中正确的是(　　) A.物体一直不受外力作用时，可能做离心运动 B.在外界提供的向心力突然变大时，原来做匀速圆周运动的物体将做离心运动 C.只要向心力的数值发生变化，原来做匀速圆周运动的物体就将做离心运动 D.当外界提供的向心力突然消失或数值变小时，原来做匀速圆周运动的物体将做离心运动 答案　D 解析　离心运动是指原来在做匀速圆周运动的物体后来远离圆心，所以选项A错误；离心运动发生的条件是：外界提供的向心力突然消失或实际的合力小于做圆周运动所需要的向心力，所以选项B、C错误，D正确。 例2　(2023·广州市高一期中)如图是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面通常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动。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去 D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去 答案　B 解析　摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，没有离心力，故A错误； 摩托车正常转弯时可看作是做匀速圆周运动，所受的合力等于所需向心力，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，故B正确； 摩托车将在沿其线速度方向与半径向外的方向之间做曲线运动，故C、D错误。 二、离心现象的应用 1.利用离心现象 生活和生产中利用离心现象的例子： (1)下雨天旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴； (2)运动员在链球高速旋转时松手，链球沿轨迹切线方向飞出； (3)离心机械 ①洗衣机的脱水筒：脱水筒加速旋转，附着力不足以提供水滴运动所需的向心力，水滴做离心运动。 ②离心分离器：因为固体微粒密度较大，难以在液体中获得足够大的向心力而做离心运动，快速沉淀到试管底部。 2.离心现象的防止 (1)汽车在公路转弯处限速：在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需要的向心力是由车轮与路面间的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力fmax，汽车将做离心运动而造成车体侧滑，因此在公路转弯处汽车必须限速。 (2)转动的砂轮、飞轮限速：高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。 例3　(多选)(2023·广州市高一期中)“科技让生活更美好”，洗衣机脱水原理就来自于圆周运动知识。如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，忽略衣服质量变化，则(　　) A.加大脱水筒转动的线速度，脱水效果会更好 B.加大脱水筒转动的角速度，衣服对筒壁的挤压不变 C.水会从脱水筒甩出是因为水滴做离心运动的结果 D.衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服受到的摩擦力提供 答案　AC 解析　加大脱水筒转动的线速度，则水滴需要的向心力增大，当附着力不足以提供水滴做圆周运动的向心力时，水滴做离心运动，脱水效果更好，故A正确； 衣服做圆周运动的向心力由筒壁对衣服的弹力提供，加大脱水筒转动的角速度，筒壁对衣服的支持力增大，根据牛顿第三定律可知，衣服对筒壁的压力增大，故B错误； 水会从脱水筒甩出是因为附着力不足以提供向心力，水滴做离心运动的结果，故C正确； 衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服受到的筒壁的弹力提供，故D错误。 例4　(2023·佛山市高一期中)在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅111米的短道竞赛。运动员比赛过程中在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线。图中圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在O点时的速度方向(研究时可将运动员看作质点)。下列论述正确的是(　　) A.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心 B.发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力 C.若在O发生侧滑，则滑动的方向在Oa左侧 D.若在O发生侧滑，则滑动的方向在Oa右侧与Ob之间 答案　D 解析　发生侧滑是因为运动员的速度过大，所需要的向心力过大，运动员受到的合力小于所需要的向心力，而受到的合力方向仍指向圆心，故A、B错误。若运动员水平方向不受任何外力时沿Oa线做离心运动，实际上运动员要受摩擦力作用，所以滑动的方向在Oa右侧与Ob之间，故C错误，D正确。 课时对点练　［分值：100分］ 1~7题每题7分，共49分 考点一　对离心运动的理解 1.下列说法中正确的是(　　) A.物体做离心运动时，将离圆心越来越远 B.物体做离心运动时，其运动轨迹是半径逐渐增大的圆 C.做离心运动的物体，一定不受到外力的作用 D.做匀速圆周运动的物体，因受合力大小改变而不做圆周运动时，将做离心运动 答案　A 解析　做离心运动的物体离圆心越来越远，A正确；物体做离心运动时，运动轨迹可能是直线，也可能是曲线，但不是圆，B错误；当物体所受向心力突然消失或合力不足以提供所需向心力时，物体做离心运动；当合力大于所需向心力时，物体做近心运动，C、D错误。 2.关于离心现象，下列说法正确的是(　　) A.当物体所受到的离心力大于向心力时产生离心现象 B.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做背离圆心的圆周运动 C.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿切线飞出 D.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做曲线运动 答案　C 解析　离心力是不存在的，因为它没有施力物体，所以物体不会受到离心力，故A错误；当物体不受力或受到的合外力为零时，物体保持静止或匀速直线运动状态，所以做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，将沿切线飞出，由于惯性物体继续保持该速度做匀速直线运动，故C正确，B、D错误。 3.(2023·揭阳市高一期中)如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是(　　) A.若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动 B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动 C.若拉力突然消失，小球将沿轨迹OP做离心运动 D.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动 答案　B 解析　光滑水平面上，细绳的拉力提供小球所需的向心力，若拉力突然变大，则小球将沿轨迹Pc做近心运动，不会沿轨迹Pb做离心运动，故A错误； 若拉力突然变小，则小球将做离心运动，但由于力与速度有一定的夹角，小球将做曲线运动，故B正确，D错误； 若拉力突然消失，则小球将沿着P点处的切线Pa运动，故C错误。 考点二　离心现象的应用 4.(多选)(2023·茂名市高一期中)关于离心运动的应用，下列说法中正确的是(　　) A.篮球被斜抛出去，在空中的轨迹为一条抛物线，篮球受离心力而做曲线运动 B.洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣服上的水分甩掉 C.炼钢厂中，把熔化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱形中心轴高速旋转，钢水由于离心运动趋于周壁，冷却后形成无缝钢管 D.借助离心机，医务人员可以从血液中分离出血浆和红细胞 答案　BCD 解析　篮球被斜抛出去，在空中的轨迹为一条抛物线，篮球受重力作用而做曲线运动，故A错误；洗衣机脱水时让衣服快速转动起来，水滴和衣服之间附着力小于水滴做圆周运动需要的向心力，做离心运动与衣服分离，故B正确；炼钢厂中，把熔化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱形中心轴高速旋转，钢水由于离心运动趋于周壁，冷却后形成无缝钢管，故C正确；红细胞的密度比血浆的密度大，离心机高速旋转，红细胞做离心运动，使红细胞与血浆分开，故D正确。 5.(2023·珠海市高一期末)下列措施不属于防止离心现象造成危害的是(　　) 答案　A 解析　公路上的减速带是为了防止汽车超速而产生危险，不属于防止离心现象造成危害；砂轮外侧加防护罩是为了避免砂轮转速过大发生离心现象而分裂飞出；链球运动场地安装防护网是为了防止链球做离心运动时飞出而造成危害；弯道限速是为了防止汽车车速过大发生离心现象，造成翻车或侧滑。故选A。 6.(2023·广州市高一期中)航天员在空间站进行太空授课时，用细绳系住小瓶并使小瓶绕细绳一端做圆周运动，做成一个“人工离心机”成功将瓶中混合的水和食用油分离。水和油分离后，小瓶经过如图两个位置时，下列判断正确的是(　　) A.a、d部分是油 B.a、d部分是水 C.b、d部分是油 D.b、d部分是水 答案　D 解析　水的密度大，单位体积水的质量大，瓶子中的油和水做匀速圆周运动的角速度相同，根据F=mω2r，可知水做圆周运动所需要的向心力大，当合力F不足以提供向心力时，水先做离心运动，所以油和水分离后，油在水的内侧，故b、d部分是水。故选D。 7.(多选)洗衣机脱水的原理是利用了离心运动把附着在衣服上的水分甩干。如图是某同学用塑料瓶和电动机等自制的脱水实验原理图，但实验中发现瓶内湿毛巾甩干效果不理想，为了能甩得更干，请为该同学设计改进建议(　　) A.增加转速 B.减小转速 C.增大塑料瓶半径 D.减小塑料瓶半径 答案　AC 解析　塑料瓶中物体需要的向心力为F=mω2r=4mπ2n2r，要增强甩干效果，就要提高需要的向心力，由以上表达式可知，可以提高转速或增大塑料瓶半径来增强甩干效果，故A、C正确，B、D错误。 8~10题每题9分，11题14分，共41分 8.(多选)(2023·深圳市高一月考)如图甲所示，在光滑水平转台上放一木块A，用细绳的一端系住木块A，另一端穿过转台中心的光滑小孔O悬挂另一木块B。当转台以角速度ω匀速转动时，A恰能随转台一起做匀速圆周运动，图乙为其俯视图，则(　　) A.当转台的角速度变为1.5ω时，木块A可能沿图乙中的a方向运动 B.当转台的角速度变为1.5ω时，木块A可能沿图乙中的b方向运动 C.当转台的角速度变为0.5ω时，木块A可能沿图乙中的b方向运动 D.当转台的角速度变为0.5ω时，木块A可能沿图乙中的c方向运动 答案　BD 解析　由题意知，当转台以角速度ω匀速转动时，A恰能随光滑转台一起做匀速圆周运动，绳的拉力等于A所需要的向心力，等于B的重力大小；当转台的角速度变为1.5ω时，A所需向心力大于B的重力，A将做离心运动，由于绳子拉力不为零，故不可能做匀速直线运动，故轨迹可能为b，故A错误，B正确；当转台的角速度变为0.5ω时，A所需向心力小于B的重力，A将做近心运动，可能沿图乙中的c方向运动，故C错误，D正确。 9.(多选)如图所示，小球原来能在光滑的水平面上做圆周运动，若剪断B、C间细绳，当A球重新达到稳定状态后，则A球的(　　) A.运动半径变大 B.运动半径变小 C.角速度变大 D.周期变大 答案　AD 解析　当剪断B、C之间的细绳时，绳的拉力不足以提供A球的向心力，所以A球做离心运动，半径变大，故A正确，B错误；稳定后则有F=mω2r=m，所以周期T变大，角速度变小，故C错误，D正确。 10.无缝钢管的制作原理如图所示，竖直平面内，管状模型置于两个支承轮上，支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，铁水紧紧地覆盖在模型的内壁上，冷却后就得到无缝钢管。已知管状模型内壁半径为R，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A.铁水是由于受到离心力的作用才覆盖在模型内壁上的 B.模型各个方向上受到的铁水的作用力大小相等 C.若最上部的铁水恰好不离开模型内壁，此时仅重力提供向心力 D.管状模型转动的角速度最大为 答案　C 解析　铁水做圆周运动，重力和弹力的合力提供向心力，没有离心力，故A错误；铁水做圆周运动的向心力由重力和弹力的径向分力提供，故模型各个方向上受到的铁水的作用力不一定相等，故B错误；若最上部的铁水恰好不离开模型内壁，则重力恰好提供向心力，故C正确；为了使铁水紧紧地覆盖在模型的内壁上，管状模型转动的角速度应不小于临界角速度即不小于，故D错误。 11.(14分)(2023·广州市高一期中)如图所示，餐桌的中心有一个半径r=0.8 m的圆盘，可绕其中心轴转动，在圆盘的边缘放置一个小物块，物块与圆盘间的动摩擦因数为μ1=0.32，与餐桌间的动摩擦因数为μ2=0.16。现缓慢增大圆盘的角速度，一段时间后小物块从圆盘上滑落，最后恰好停在桌面边缘。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计圆盘厚度及圆盘与餐桌间的间隙，重力加速度g=10 m/s2。求： (1)(6分)小物块从圆盘上滑落时圆盘的角速度ω； (2)(8分)餐桌的半径R。 答案　(1)2 rad/s　(2)1.13 m 解析　(1)小物块即将滑动时圆盘的角速度达到最大值，则 μ1mg=mω2r 可得ω==2 rad/s (2)小物块在餐桌上滑动的初速度 v0=ωr=1.6 m/s 小物块滑到餐桌边缘时速度恰好减为零，对应的餐桌半径取最小值。设小物块在餐桌上滑动的位移为s，物体在餐桌上做匀减速运动的加速度大小为a，则μ2mg=ma 得a=μ2g=1.6 m/s2 由运动学公式得0-=-2as，可得s=0.8 m 由几何关系可得餐桌半径的最小值为 R==0.8 m≈1.13 m (10分) 12.(多选)(2023·佛山市高一期末)如图甲所示为某款自行车气嘴灯，在快速骑行时灯会发光。图乙为其内部控制开关示意图，弹簧一端固定，另一端拴接小物块，当车轮高速旋转时，小物块由于离心运动拉伸弹簧后使触点M、N接触，从而接通电路使灯发光。当自行车匀速前行时，下列说法正确的是(　　) A.小物块受到重力、弹力和离心力的作用 B.灯运动至最高点时弹簧一定处于伸长状态 C.增大小物块质量可使灯在较低转速下也能发光 D.若灯转到最高点时能发光，则在最低点时也一定能发光 答案　CD 解析　气嘴灯做圆周运动时，重物受到重力、弹力的作用，合力提供向心力，故A错误； 灯运动至最高点时若由灯的重力提供向心力有v=，若灯运动至最高点时的速度大于，则弹簧将处于压缩状态，故B错误； 灯在最低点时F弹-mg=mrω2，解得ω=，因此增大物块质量可使LED灯在较低转速下也能发光，故C正确； 灯在最低点时F1-mg= 灯在最高点时F2+mg= 匀速行驶时，在最低点时弹簧对物块的弹力大于在最高点时对物块的弹力，因此匀速行驶时，若LED灯转到最高点时能发光，则在最低点时也能发光，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$ DIERZHANG 第二章 第四节　离心现象及其应用 1 1.知道离心现象及其产生的条件(重点)。 2.知道离心现象的应用和危害，能解释生活中的离心现象(难点)。 学习目标 2 一、离心现象 二、离心现象的应用 课时对点练 内容索引 3 离心现象 一 4 (1)游乐场中的“魔盘”游戏中，魔盘转速越来越大，人随圆盘一起转动。人受到的静摩擦力怎样变化，当达到最大静摩擦力后，继续加速转动，人将做什么运动？ 答案　人受到的静摩擦力越来越大　人将向圆盘边缘滑动，远离圆心 (2)用细绳拴着一个小物体，使之在光滑的水平面内做圆周运动。突然松手，小球将做什么运动，它离圆心越来越近还是越来越远？ 答案　小球将沿切线方向做匀速直线运动　离圆心越来越远 1.离心现象：做圆周运动的物体，在所受向心力突然 或合力______提供维持圆周运动所需向心力的情况下，会做逐渐 圆心的运动，这种现象称为离心现象。 2.离心运动的条件：向心力突然 或合力不足以提供向心力。 梳理与总结 消失 不足以 远离 消失 3.离心运动、近心运动的判断：物体做圆周运动时出 现离心运动还是近心运动，由实际提供的合力F合和 所需向心力(m或mω2r)的大小关系决定(如图所示)。 (1)当F合=mω2r，“提供”等于“需要”，物体做匀速圆周运动； (2)当F合>mω2r，“提供”超过“需要”，物体做近心运动； (3)当0≤F合<mω2r，“提供”不足，物体做离心运动； (4)若F合=0，则物体做匀速直线运动。 (1)做离心运动的物体一定受到离心力的作用。(　　) (2)离心运动是沿半径向外的运动。(　　) (3)离心运动是物体具有惯性的表现。(　　) (4)离心运动的轨迹一定是曲线。(　　) × × √ × 易错辨析 　关于离心运动，下列说法中正确的是 A.物体一直不受外力作用时，可能做离心运动 B.在外界提供的向心力突然变大时，原来做匀速圆周运动的物体将做离 心运动 C.只要向心力的数值发生变化，原来做匀速圆周运动的物体就将做离心 运动 D.当外界提供的向心力突然消失或数值变小时，原来做匀速圆周运动的 物体将做离心运动 例1 √ 离心运动是指原来在做匀速圆周运动的物体后来远离圆心，所以选项A错误； 离心运动发生的条件是：外界提供的向心力突然消失或实际的合力小于做圆周运动所需要的向心力，所以选项B、C错误，D正确。 　(2023·广州市高一期中)如图是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面通常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动。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去 D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去 例2 √ 摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用， 没有离心力，故A错误； 摩托车正常转弯时可看作是做匀速圆周运动，所受 的合力等于所需向心力，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，故B正确； 摩托车将在沿其线速度方向与半径向外的方向之间做曲线运动，故C、D错误。 返回 离心现象的应用 二 14 1.利用离心现象 生活和生产中利用离心现象的例子： (1)下雨天旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴； (2)运动员在链球高速旋转时松手，链球沿轨迹切线方向飞出； (3)离心机械 ①洗衣机的脱水筒：脱水筒加速旋转，附着力不足以提供水滴运动所需的向心力，水滴做离心运动。 ②离心分离器：因为固体微粒密度较大，难以在液体中获得足够大的向心力而做离心运动，快速沉淀到试管底部。 2.离心现象的防止 (1)汽车在公路转弯处限速：在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需要的向心力是由车轮与路面间的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力fmax，汽车将做离心运动而造成车体侧滑，因此在公路转弯处汽车必须限速。 (2)转动的砂轮、飞轮限速：高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。 　(多选)(2023·广州市高一期中)“科技让生活更美好”，洗衣机脱水原理就来自于圆周运动知识。如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，忽略衣服质量变化，则 A.加大脱水筒转动的线速度，脱水效果会更好 B.加大脱水筒转动的角速度，衣服对筒壁的挤压不变 C.水会从脱水筒甩出是因为水滴做离心运动的结果 D.衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服受到的摩擦力提供 例3 √ √ 加大脱水筒转动的线速度，则水滴需要的向心力增大，当 附着力不足以提供水滴做圆周运动的向心力时，水滴做离 心运动，脱水效果更好，故A正确； 衣服做圆周运动的向心力由筒壁对衣服的弹力提供，加大 脱水筒转动的角速度，筒壁对衣服的支持力增大，根据牛顿第三定律可知，衣服对筒壁的压力增大，故B错误； 水会从脱水筒甩出是因为附着力不足以提供向心力，水滴做离心运动的结果，故C正确； 衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服受到的筒壁的弹力提供，故D错误。 　(2023·佛山市高一期中)在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅111米的短道竞赛。运动员比赛过程中在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线。图中圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在O点时的速度方向(研究时可将运动员看作质点)。下列论述正确的是 A.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心 B.发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力 C.若在O发生侧滑，则滑动的方向在Oa左侧 D.若在O发生侧滑，则滑动的方向在Oa右侧与Ob之间 例4 √ 发生侧滑是因为运动员的速度过大，所需要的向心力 过大，运动员受到的合力小于所需要的向心力，而受 到的合力方向仍指向圆心，故A、B错误。 若运动员水平方向不受任何外力时沿Oa线做离心运动， 实际上运动员要受摩擦力作用，所以滑动的方向在Oa右侧与Ob之间，故C错误，D正确。 返回 课时对点练 三 22 对一对 答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 A C B BCD A D AC BD 题号 9 10 11 　12 答案 AD C (1)2 rad/s　(2)1.13 m CD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 23 考点一　对离心运动的理解 1.下列说法中正确的是 A.物体做离心运动时，将离圆心越来越远 B.物体做离心运动时，其运动轨迹是半径逐渐增大的圆 C.做离心运动的物体，一定不受到外力的作用 D.做匀速圆周运动的物体，因受合力大小改变而不做圆周运动时，将做 离心运动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 基础对点练 √ 答案 做离心运动的物体离圆心越来越远，A正确； 物体做离心运动时，运动轨迹可能是直线，也可能是曲线，但不是圆，B错误； 当物体所受向心力突然消失或合力不足以提供所需向心力时，物体做离心运动；当合力大于所需向心力时，物体做近心运动，C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 2.关于离心现象，下列说法正确的是 A.当物体所受到的离心力大于向心力时产生离心现象 B.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做背 离圆心的圆周运动 C.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿切 线飞出 D.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做曲 线运动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 离心力是不存在的，因为它没有施力物体，所以物体不会受到离心力，故A错误； 当物体不受力或受到的合外力为零时，物体保持静止或匀速直线运动状态，所以做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，将沿切线飞出，由于惯性物体继续保持该速度做匀速直线运动，故C正确，B、D错误。 答案 3.(2023·揭阳市高一期中)如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是 A.若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动 B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动 C.若拉力突然消失，小球将沿轨迹OP做离心运动 D.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 光滑水平面上，细绳的拉力提供小球所需的向心力，若 拉力突然变大，则小球将沿轨迹Pc做近心运动，不会 沿轨迹Pb做离心运动，故A错误； 若拉力突然变小，则小球将做离心运动，但由于力与速 度有一定的夹角，小球将做曲线运动，故B正确，D错误； 若拉力突然消失，则小球将沿着P点处的切线Pa运动，故C错误。 答案 考点二　离心现象的应用 4.(多选)(2023·茂名市高一期中)关于离心运动的应用，下列说法中正确的是 A.篮球被斜抛出去，在空中的轨迹为一条抛物线，篮球受离心力而做曲 线运动 B.洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣服上的水分甩掉 C.炼钢厂中，把熔化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱形中心轴高速 旋转，钢水由于离心运动趋于周壁，冷却后形成无缝钢管 D.借助离心机，医务人员可以从血液中分离出血浆和红细胞 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ √ √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 篮球被斜抛出去，在空中的轨迹为一条抛物线，篮球受重力作用而做曲线运动，故A错误； 洗衣机脱水时让衣服快速转动起来，水滴和衣服之间附着力小于水滴做圆周运动需要的向心力，做离心运动与衣服分离，故B正确； 炼钢厂中，把熔化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱形中心轴高速旋转，钢水由于离心运动趋于周壁，冷却后形成无缝钢管，故C正确； 红细胞的密度比血浆的密度大，离心机高速旋转，红细胞做离心运动，使红细胞与血浆分开，故D正确。 答案 5.(2023·珠海市高一期末)下列措施不属于防止离心现象造成危害的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 答案 公路上的减速带是为了防止汽车超速而产生危险，不属于防止离心现象造成危害；砂轮外侧加防护罩是为了避免砂轮转速过大发生离心现象而分裂飞出；链球运动场地安装防护网是为了防止链球做离心运动时飞出而造成危害；弯道限速是为了防止汽车车速过大发生离心现象，造成翻车或侧滑。故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 6.(2023·广州市高一期中)航天员在空间站进行太空授课时，用细绳系住小瓶并使小瓶绕细绳一端做圆周运动，做成一个“人工离心机”成功将瓶中混合的水和食用油分离。水和油分离后，小瓶经过如图两个位置时，下列判断正确的是 A.a、d部分是油 B.a、d部分是水 C.b、d部分是油 D.b、d部分是水 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 水的密度大，单位体积水的质量大，瓶子中的油和水做匀速圆周运动的角速度相同，根据F=mω2r，可知水做圆周运动所需要的向心力大，当合力F不足以提供向心力时，水先做离心运动，所以油和水分离后，油在水的内侧，故b、d部分是水。故选D。 答案 7.(多选)洗衣机脱水的原理是利用了离心运动把附着在衣服上的水分甩干。如图是某同学用塑料瓶和电动机等自制的脱水实验原理图，但实验中发现瓶内湿毛巾甩干效果不理想，为了能甩得更干，请为该同学设计改进建议 A.增加转速 B.减小转速 C.增大塑料瓶半径 D.减小塑料瓶半径 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 塑料瓶中物体需要的向心力为F=mω2r=4mπ2n2r，要增强甩干效果，就要提高需要的向心力，由以上表达式可知，可以提高转速或增大塑料瓶半径来增强甩干效果，故A、C正确，B、D错误。 答案 8.(多选)(2023·深圳市高一月考)如图甲所示，在光滑水平转台上放一木块A，用细绳的一端系住木块A，另一端穿过转台中心的光滑小孔O悬挂另一木块B。当转台以角速度ω匀速转动时，A恰能 随转台一起做匀速圆周运动，图乙为其俯视图，则 A.当转台的角速度变为1.5ω时，木块A可能沿图乙 中的a方向运动 B.当转台的角速度变为1.5ω时，木块A可能沿图乙中的b方向运动 C.当转台的角速度变为0.5ω时，木块A可能沿图乙中的b方向运动 D.当转台的角速度变为0.5ω时，木块A可能沿图乙中的c方向运动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 能力综合练 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由题意知，当转台以角速度ω匀速转动时，A恰 能随光滑转台一起做匀速圆周运动，绳的拉力 等于A所需要的向心力，等于B的重力大小； 当转台的角速度变为1.5ω时，A所需向心力大于B的重力，A将做离心运动，由于绳子拉力不为零，故不可能做匀速直线运动，故轨迹可能为b，故A错误，B正确； 当转台的角速度变为0.5ω时，A所需向心力小于B的重力，A将做近心运动，可能沿图乙中的c方向运动，故C错误，D正确。 答案 9.(多选)如图所示，小球原来能在光滑的水平面上做圆周运动，若剪断B、C间细绳，当A球重新达到稳定状态后，则A球的 A.运动半径变大 B.运动半径变小 C.角速度变大 D.周期变大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ √ 答案 当剪断B、C之间的细绳时，绳的拉力不足以提供A 球的向心力，所以A球做离心运动，半径变大，故A 正确，B错误； 稳定后则有F=mω2r=m，所以周期T变大，角速度变小，故C错误， D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 10.无缝钢管的制作原理如图所示，竖直平面内，管状模型置于两个支承轮上，支承轮转动时通过摩擦力带动管状模型转动，铁水注入管状模型后，由于离心作用，铁水紧紧地覆盖在模型的内壁上，冷却后就得到无缝钢管。已知管状模型内壁半径为R，重力加速度为g，则下列说法正确的是 A.铁水是由于受到离心力的作用才覆盖在模型内壁上的 B.模型各个方向上受到的铁水的作用力大小相等 C.若最上部的铁水恰好不离开模型内壁，此时仅重力提供向心力 D.管状模型转动的角速度最大为 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 铁水做圆周运动，重力和弹力的合力提供向心 力，没有离心力，故A错误； 铁水做圆周运动的向心力由重力和弹力的径向 分力提供，故模型各个方向上受到的铁水的作用力不一定相等，故B错误； 若最上部的铁水恰好不离开模型内壁，则重力恰好提供向心力，故C正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 为了使铁水紧紧地覆盖在模型的内壁上，管状模型转动的角速度应不小于临界角速度即不小 于，故D错误。 答案 11.(2023·广州市高一期中)如图所示，餐桌的中心有一个半径r=0.8 m的圆盘，可绕其中心轴转动，在圆盘的边缘放置一个小物块，物块与圆盘间的动摩擦因数为μ1=0.32，与餐桌间的动摩擦因数为μ2=0.16。现 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 缓慢增大圆盘的角速度，一段时间后小物块从圆盘上滑落，最后恰好停在桌面边缘。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，不计圆盘厚度及圆盘与餐桌间的间隙，重力加速度g=10 m/s2。求： (1)小物块从圆盘上滑落时圆盘的角速度ω； 答案　2 rad/s　 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 小物块即将滑动时圆盘的角速度达到最大值，则 μ1mg=mω2r 可得ω==2 rad/s 答案 (2)餐桌的半径R。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案　1.13 m 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 小物块在餐桌上滑动的初速度v0=ωr=1.6 m/s 小物块滑到餐桌边缘时速度恰好减为零，对应的餐桌半径取最小值。设小物块在餐桌上滑动的位移为s，物体在餐桌上做匀减速运动的加速度大小为a，则μ2mg=ma 得a=μ2g=1.6 m/s2 由运动学公式得0-=-2as，可得s=0.8 m 由几何关系可得餐桌半径的最小值为 R==0.8 m≈1.13 m 答案 12.(多选)(2023·佛山市高一期末)如图甲所示为某款自行车气嘴灯，在快速骑行时灯会发光。图乙为其内部控制开关示意图，弹簧一端固定，另一端拴接小物块，当车轮高速旋转时，小物块由于离心运动拉伸弹簧后使触点M、N接触，从而接通电路使灯发光。当自行车匀速前行时，下列说法正确的是 A.小物块受到重力、弹力和离心力的作用 B.灯运动至最高点时弹簧一定处于伸长状态 C.增大小物块质量可使灯在较低转速下也能发光 D.若灯转到最高点时能发光，则在最低点时也一定能发光 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 尖子生选练 √ √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 气嘴灯做圆周运动时，重物受到重力、弹力 的作用，合力提供向心力，故A错误； 灯运动至最高点时若由灯的重力提供向心力 有v=，则弹簧将处于压缩状态，故B错误； 灯在最低点时F弹-mg=mrω2，解得ω=，因此增大物块质量可 使LED灯在较低转速下也能发光，故C正确； 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 灯在最低点时F1-mg= 灯在最高点时F2+mg= 匀速行驶时，在最低点时弹簧对物块的弹力大于在最高点时对物块的弹力，因此匀速行驶时，若LED灯转到最高点时能发光，则在最低点时也能发光，故D正确。 返回 答案 BENKEJIESHU 本课结束 $$