课时测评8 向心力-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（教科版）

课时测评8　向心力 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－4题，每题5分，共20分) 1．如图所示，运动员以速度v在倾角为θ的倾斜赛道上做匀速圆周运动。已知运动员及自行车的总质量为m，做圆周运动的半径为R，重力加速度为g，将运动员和自行车看作一个整体，则该整体在运动中(　　) A．处于平衡状态 B．做匀变速曲线运动 C．受到的各个力的合力大小为m D．受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用 答案：C 解析：运动员和自行车整体受重力、地面的支持力及摩擦力作用，其合力提供向心力，D错误；因向心加速度的方向始终在变，所以做非匀变速曲线运动，A、B错误；由向心力公式知F合＝F＝m，C正确。 2．小明同学乘坐高铁分别以不同速率v1、v2通过同一水平圆弧形弯道，且v1>v2。若小明所需向心力的大小分别为F1、F2，则(　　) A．F1<F2 B．F1＝F2 C．F1>F2 D．F1、F2的大小关系无法确定 答案：C 解析：根据向心力表达式有F1＝m，F2＝m，由于v1>v2，可知F1>F2，故选C。 3．下列说法中正确的是(　　) A．只要物体做圆周运动，它所受到的合力一定指向圆心 B．做曲线运动的物体，受到的合力方向一定在不断改变 C．匀速圆周运动是匀速运动 D．向心力只改变做圆周运动的物体的速度方向，不改变速度的大小 答案：D 解析：只有做匀速圆周运动的物体所受合力才一定指向圆心，提供向心力，A错误；物体做曲线运动的条件是合力的方向与速度的方向不在同一条直线上，但合力方向不一定变化，如平抛运动，B错误；匀速圆周运动速度大小不变，方向沿圆周的切线方向，时刻在变化，所以速度是变化的，是变速运动，C错误；向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，D正确。 4．(2024·黑龙江省肇东一中期中)如图所示，在光滑横杆上穿着两个小球，其质量关系是m1＝2m2，用细线把两小球连起来，当盘架匀速转动时两小球刚好能与杆保持无相对滑动，此时两小球到转轴的距离之比r1∶r2为(　　) A.1∶1 B．1∶ C．2∶1 D．1∶2 答案：D 解析：两小球所受细线的拉力提供向心力，所以向心力大小相等，角速度又相等，则有m1ω2r1＝m2ω2r2，解得r1∶r2＝1∶2，故选项D正确。 5．(8分)如图所示，质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点和端点，当杆在光滑的水平面上绕O点匀速转动时，求杆OA段和AB段对小球的拉力大小之比。 答案：3∶2 解析：设杆的OA段和AB段对小球的拉力分别为FOA和FAB，OA＝AB＝r，依据牛顿第二定律可得 对小球A有FOA－FAB＝mω2r 对小球B有FAB＝mω2·2r 联立可得FOA∶FAB＝3∶2，即杆的OA段和AB段对小球的拉力大小之比为3∶2。 6．(8分)控制变量法是物理实验探究的基本方法之一。如图是用控制变量法探究向心力大小与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验情境图，其中： (1)探究向心力大小与质量m之间关系的是图_______________________________； (2)探究向心力大小与角速度ω之间关系的是图__________________________________。 答案：(1)丙　(2)甲 解析：(1)探究向心力大小与质量m之间的关系应保证角速度相同，半径相同，而质量不同，所以是题图丙。 (2)探究向心力大小与角速度ω之间的关系应保证质量相同，半径相同，而角速度不同，所以是题图甲。 7．(8分)如图甲为探究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间关系的实验装置，图乙为示意图，图丙为俯视图。图乙中A、B槽分别与a、b轮同轴固定，a、b两轮在皮带的带动下匀速转动。 (1)如图乙所示，如果两个钢球质量相等，且a、b轮半径相同，则是在验证向心力的大小F与________之间的关系。 A．质量m　　　B．半径r　　　C．角速度ω (2)现有两个质量相同的钢球，①球放在A槽的边缘，②球放在B槽的边缘，a、b轮半径相同，它们到各自转轴的距离之比为2∶1。则钢球①、②的线速度之比为________。 答案：(1)B　(2)2∶1 解析：(1)两个钢球质量m相等，且a、b轮半径相同，即两球转动的角速度ω相同，则是在验证向心力的大小F与转动半径r的关系。 (2)钢球①、②的角速度相等，则根据v＝ωr可知，线速度之比为2∶1。 8．(8分)如图甲是某同学验证“做圆周运动的物体所受向心力大小与线速度关系”的实验装置。一根细线系住钢球，悬挂在铁架台上，钢球静止于A点，光电门固定在A的正下方靠近A处。在钢球底部竖直地粘住一片质量不计、宽度为d的遮光条，小钢球的质量为m，重力加速度为g。实验步骤如下： (1)将小球竖直悬挂，测出悬点到钢球球心之间的距离，得到钢球运动的半径为R；用刻度尺测量遮光条宽度，示数如图乙所示，其读数为________ cm；将钢球拉至某一位置释放，测得遮光条的挡光时间为0.01 s，则小钢球在A点的速度大小v＝________m/s(结果保留3位有效数字)。 (2)根据力传感器的示数FA计算小钢球过最低点时的向心力F′＝FA－mg，FA应取该次摆动过程中示数的最大值，把计算的结果与公式F＝m计算的结果进行比较。 (3)改变小球释放的位置，重复实验，比较发现F总是略大于F′，分析表明这是系统造成的误差，该系统误差的可能原因是________。 A．小钢球的质量偏大 B．小钢球初速度不为零 C．总是存在空气阻力 D．速度的测量值偏大 (4)为了消除该系统误差，可以__________________________________________________ __________________________________________________________(回答一条即可)。 答案：(1)1.50　1.50　(3)D　(4)见解析 解析：(1)根据刻度尺数据可直接读出读数，其读数为1.50 cm 根据速度公式可得v＝＝1.50 m/s。 (3)由F＝m可知，当速度测量值偏大时，F偏大，此时F略大于F′，故选D。 (4)为了消除该系统误差，可以减小速度误差，测出光电门发光孔到悬点的距离L，由v小球＝R，求出小球的准确速度。 9．(8分)如图甲为DIS向心力实验器探究影响向心力大小的因素。 实验中可以用力传感器测出砝码做圆周运动所需要的向心力大小，用光电门传感器辅助测量砝码转动的角速度。 (1)电脑通过光电门传感器测量挡光杆通过光电门的时间，并由挡光杆的宽度d、挡光杆通过光电门传感器的时间Δt、挡光杆做圆周运动的半径r，自动计算出砝码做圆周运动的角速度，则其计算角速度的表达式为________________。 (2)乙图中①②两条曲线为相同半径、不同质量下向心力与角速度的关系图线，由图可知，曲线①对应的砝码质量________(选填“大于”或“小于”)曲线②对应的砝码质量。 答案：(1)ω＝　(2)小于 解析：(1)物体转动的线速度v＝，则ω＝＝。 (2)由向心力和角速度的关系图线可知，同样的角速度和圆周运动半径，曲线②对应的向心力偏大些，因此，曲线①对应的砝码的质量小于曲线②对应的砝码的质量。 学科网（北京）股份有限公司 $