6.2 向心力 同步检测-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

第2节 向心力 同步检测 基础对点练 1、 选择题: 考点一　向心力的来源分析及计算 1.如图所示，小物块A与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，关于A的受力情况，下列说法正确的是(　　) A．受重力、支持力 B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力 C．受重力、支持力、与运动方向相同的摩擦力和向心力 D．受重力、支持力和与运动方向相反的摩擦力 2．狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速率行驶，下列给出的四个关于雪橇受到的牵引力F及摩擦力Ff的示意图(图中O为圆心)正确的是(　　) 3.一质量为m的物体，沿半径为R的半圆形轨道滑行，如图5所示，经过最低点时的速度为v，物体与轨道间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则它在最低点时受到的摩擦力大小为(　　) A．μmg B. C．μm(g＋) D．μm(g－) 4．(多选)如图所示，小球m用两根长度相等的细绳系在竖直杆上，细绳不可伸长，当杆旋转时，对小球受力分析正确的是(　　) A．受重力、绳的拉力和向心力作用 B．可能受重力、一根绳的拉力共两个力作用 C．可能受重力、两根绳的拉力共三个力作用 D．上面一根绳的拉力总大于小球的重力 5.(多选)如图所示，某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动，则只要运动角速度合适，螺丝帽恰好不下滑，假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力．重力加速度为g，则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下列分析正确的是(　　) A．螺丝帽受到的重力与最大静摩擦力平衡 B．螺丝帽受到塑料管的弹力方向水平向外，背离圆心 C．此时手转动塑料管的角速度ω＝ D．若塑料管的转动加快，螺丝帽有可能相对塑料管发生运动 6.(多选)质量为m的小球用长为L的轻质细线悬挂在O点，在O点的正下方处有一光滑小钉子P，把细线沿水平方向拉直，如图所示，无初速度地释放小球，当细线碰到钉子的瞬间(瞬时速度不变)，设细线没有断裂，则下列说法正确的是(　　) A．小球的角速度突然增大 B．小球的角速度突然减小 C．小球对细线的拉力突然增大 D．小球对细线的拉力保持不变 考点二　变速圆周运动和一般曲线运动的受力特点 7.如图所示，轻质且不可伸长的细绳一端系一质量为m的小球，另一端固定在天花板上的O点．则小球在竖直面内摆动的过程中，不计空气阻力，以下说法正确的是(　　) A．小球在摆动过程中受到的外力的合力即为向心力 B．在最高点A、B，因小球的速度为零，所以小球受到的合外力为零 C．小球在最低点C所受的合外力为向心力 D．小球在摆动过程中使其速率发生变化的力为细绳的拉力 8.如图所示，小鸟沿图中虚线向上加速飞行，空气对其作用力可能是(　　) A．F1 B．F2 C．F3 D．F4 9.如图，一水平圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一块橡皮，橡皮块随圆盘一起转动(俯视为逆时针)．某段时间内圆盘转速不断增大，但橡皮块仍相对圆盘静止，在这段时间内，关于橡皮块所受合力F的方向的四种表示(俯视图)中，正确的是(　　) 能力综合练 1、 选择题: 10.如图所示，一圆柱形容器绕其轴线匀速转动，内部有A、B两个物体，均与容器的接触面始终保持相对静止．当转速增大后(A、B与容器接触面间仍相对静止)，下列说法正确的是(　　) A．两物体受到的摩擦力都增大 B．两物体受到的摩擦力大小都不变 C．物体A受到的摩擦力增大，物体B受到的摩擦力大小不变 D．物体A受到的摩擦力大小不变，物体B受到的摩擦力增大 11.(多选)如图所示，A、B两个小球质量相等，用一根轻绳相连，另有一根轻绳的两端分别连接O点和B点，让两个小球绕O点在光滑水平桌面上以相同的角速度做匀速圆周运动，若OB绳上的拉力为F1，AB绳上的拉力为F2，OB＝AB，则(　　) A．A球所受向心力为F1，B球所受向心力为F2 B．A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1 C．A球所受向心力为F2，B球所受向心力为F1－F2 D．F1∶F2＝3∶2 二、计算题(要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位) 12.如图所示是一游乐转筒的模型图，它是一个半径约为2 m的直圆筒，可绕中间的竖直轴转动，里面的乘客背靠圆筒壁站立．当转筒转速达到至少每分钟30圈时，乘客脚下的踏板突然脱落，乘客随筒一起转动而不掉下来．要保证乘客的安全，乘客与转筒之间的动摩擦因数至少为多大？(g取10 m/s2，π2＝10) 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O点匀速转动时，求杆的OA段及AB段对球的拉力之比． 拓展提升 14.甲、乙两名溜冰运动员，m甲＝80 kg，m乙＝40 kg，面对面拉着弹簧测力计做匀速圆周运动的溜冰表演，如图所示．两人相距0.9 m，弹簧测力计的示数为9.2 N，下列判断正确的是(　　) A．两人的线速度大小相等，约为40 m/s B．两人的角速度相同，为5 rad/s C．两人的运动半径相同，都是0.45 m D．两人的运动半径不同，甲为0.3 m，乙为0.6 m 参考答案： 1.答案　B解析　物块A随圆盘一起做匀速圆周运动，受重力、支持力和指向圆心的静摩擦力，重力和支持力平衡，靠静摩擦力提供向心力，所以B正确，A、C、D错误． 2.答案　C解析　滑动摩擦力的方向与相对运动方向相反，雪橇做匀速圆周运动，合力应该指向圆心，可知C正确，A、B、D错误． 3.答案　C解析　在最低点由向心力公式得：FN－mg＝m，得FN＝mg＋m，又由摩擦力公式有Ff＝μFN＝μ(mg＋m)＝μm(g＋)，C选项正确． 4.答案　BCD解析　转速较小时，小球受重力和上面一根绳的拉力作用，转速较大时，小球受重力和两根绳的拉力作用，故A错误，B、C正确．只有上面一根绳有拉力时，绳的竖直分力大小等于球的重力；如果两根绳都有拉力，上面绳拉力的竖直分力大小等于球的重力和下面绳拉力的竖直分力之和，所以上面绳的拉力一定比球的重力大，故D正确． 5.答案　AC解析　螺丝帽恰好不下滑，则螺丝帽受到的重力和最大静摩擦力平衡，故A正确；螺丝帽在水平方向受到的弹力提供向心力，弹力的方向指向圆心，故B错误；根据mg＝Ff＝μFN，FN＝mω2r，解得ω＝，故C正确；若塑料管转动加快，则所需向心力增大，弹力增大，最大静摩擦力增大，螺丝帽受到的重力和静摩擦力仍然平衡，故D错误． 6.答案　AC解析　根据题意，细线碰到钉子的瞬间，小球的瞬时速度v不变，但其做圆周运动的半径从L突变为，由ω＝可知小球的角速度突然增大，选项A正确，B错误；根据FT－mg＝m可知小球受到的拉力增大，由牛顿第三定律知，小球对细线的拉力增大，选项C正确，D错误． 7.答案　C解析　小球在摆动过程中受到的合外力只有在小球运动到C点时全部充当向心力，故A错误，C正确；小球运动到最高点时，虽然小球的速度为零，但小球受到的合外力不为零，故B错误；小球在摆动过程中使其速率发生变化的力为重力垂直于细绳方向的分力，故D错误． 8.答案　D 9.答案　C解析　橡皮块做加速圆周运动，合力不指向圆心，但一定指向圆周的内侧；由于做加速圆周运动，速度不断增大，故合力与速度的夹角小于90°，故选C. 10.答案　D解析　容器绕其轴线转动时，两个物体随容器一起转动，以A为研究对象，在水平方向上，容器施加的弹力提供A做圆周运动的向心力；在竖直方向上，重力和静摩擦力平衡，所以当转速增大后，物体A受到的摩擦力大小保持不变；以B为研究对象，水平方向的静摩擦力提供向心力，由Ff＝Fn＝mω2r＝4π2mn2r知其受到的摩擦力随着转速的增大而增大，故D正确． 11.答案　CD解析　A、B小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动，设角速度为ω，A球靠拉力提供向心力，则A球做圆周运动的向心力为F2，B球靠两个拉力的合力提供向心力，则B球做圆周运动的向心力为F1－F2.由牛顿第二定律，对A球有F2＝mr2ω2，对B球有F1－F2＝mr1ω2，已知r2＝2r1，联立各式解得F1∶F2＝3∶2，故C、D正确，A、B错误． 12.答案　0.5 解析　乘客随转筒旋转时受三个力：重力mg、筒壁对他的支持力FN和静摩擦力Ff，要使乘客随筒一起转动而不掉下来，筒壁对他的最大静摩擦力应至少等于重力，乘客做圆周运动的向心力由筒壁对他的支持力FN来提供． 转筒的角速度为ω＝2nπ＝π rad/s 由牛顿第二定律可得FN＝mrω2 Ff＝μFN＝mg 联立解得μ＝0.5. 13.答案　3∶2 解析　球所受的重力和水平面的支持力在竖直面内，且是一对平衡力，故球所受到的向心力由杆的OA段和AB段的拉力提供． 分别隔离A、B受力分析，如图所示．由于A、B放在水平面上，故G＝FN，又有A、B固定在同一根轻杆上，所以A、B的角速度相同，设角速度为ω， 则由向心力公式可得：对A：FOA－FAB＝mrω2， 对B：FAB′＝2mrω2 又FAB＝FAB′， 联立三式，解得FOA∶FAB＝3∶2. 14.答案　D解析　甲、乙两人绕共同的圆心做匀速圆周运动，角速度相同，他们间的拉力提供向心力，Fn＝mω2r，质量不同，所以他们的运动半径不同，v＝ωr，则两人的线速度大小不相等，设甲的半径为r1，则乙的半径为r2＝0.9 m－r1，故m甲ω2r1＝m乙ω2(0.9 m－r1)，解得r1＝0.3 m，r2＝0.6 m，再根据9.2 N＝m甲ω2r1可知，角速度ω≈0.62 rad/s，由v＝ωr知，v1≠v2，故A、B、C错误，D正确． 学科网（北京）股份有限公司 $