课时测评13 离心现象-【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（鲁科版）

课时测评13　离心现象 (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1－10题，每题4分，共40分) 1.(多选)下列现象是为了防止物体产生离心运动的是(　　) A.汽车转弯时要限制速度 B.转速很高的砂轮半径不能太大 C.家用洗衣机的脱水筒用于干燥衣物 D.标枪运动员掷出的标枪 答案：AB 解析：汽车转弯时的速度不能太大，以防地面的摩擦力不足以提供所需的向心力而发生离心现象，造成危险，A正确；转速很高的砂轮若半径很大，边缘处的线速度很大，所需的向心力很大，容易发生离心现象，B正确；当洗衣机脱水筒转速增大时，脱水筒内衣物对水的吸附力不足以提供水滴所需要的向心力时，水就会和衣物分离，脱水筒利用了离心运动的规律，C错误；标枪运动员掷出的标枪是利用了标枪的惯性，D错误。 2. (多选)如图所示，洗衣机的甩干筒在转动时有一衣服附在筒壁上，则此时(　　) A.衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力 B.衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力 C.筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大 D.筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大 答案：AC 解析：衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用，故A正确；衣服随筒壁在水平面内做圆周运动，筒壁的弹力提供向心力，故B错误；因N＝mrω2，所以筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大，故C正确；衣服在竖直方向的合外力等于零，所以筒壁对衣服的摩擦力始终等于重力，不随转速变化，故D错误。 3.如图所示，圆柱体竖直固定于光滑水平面上，一根不可伸长的轻质细线一端连接一小球m，另一端固定于圆柱体的底部外侧上某点。拉直细线使其水平，给小球一垂直细线的沿水平方向的初速度。则(　　) A.小球的动能会越来越大 B.半径变小，小球的角速度可能不变 C.若某时刻细线断裂，小球一定沿该时刻的速度方向做匀速直线运动 D.由于线变短，小球运动半径变为原来的一半时，线对小球的拉力将变为原来的4倍 答案：C 解析：由于向心力不做功，所以在小球运动过程中，线速度大小不变，小球的动能不变，故A错误；由v＝ωr可知，半径变小，小球的角速度变大，故B错误；若某时刻细线断裂，小球水平方向不受力，小球一定沿该时刻的速度方向做匀速直线运动，故C正确；小球线速度不变，所以线变短，小球运动半径变为原来的一半时，由F＝可知，线的拉力变为原来的2倍，故D错误。故选C。 4.汽车在水平地面上转弯，地面对车的摩擦力已达到最大值。当汽车的速率加大到原来的二倍时，若使车在地面转弯时仍不打滑，汽车的转弯半径应　(　　) A.减小到原来的一半 B.增大到原来的二倍 C.减小到原来的四分之一 D.增大到原来的四倍 答案：D 解析：汽车在水平地面上转弯，所需的向心力是由侧向静摩擦力提供的，摩擦力已达到最大值，设摩擦力的最大值为fmax，根据牛顿第二定律得fmax＝m，当速率v增大为原来的二倍时，fmax不变，可得R应增大为原来的四倍，则D正确，A、B、C错误。 5.(多选)路面的坑洼不平是导致轮胎爆胎的常见原因之一，如图甲所示。将路面简化为图乙，则下列说法正确的是(　　) A.车辆上下颠簸过程中，某些时刻处于超重状态 B.车辆若以相同的速率通过A、B两点，在行驶通过B点时更容易爆胎 C.爆胎的原因是因为不同路面的动摩擦因数不同 D.车辆通过凹凸路面时，应该加速通过 答案：AB 解析：图中B点所在位置，将其近似看为半径为R的圆周上的一小段圆弧，车通过该位置时，由沿半径方向的合力提供向心力，沿半径方向向上的合力不为0，车有向上的加速度，此时，车辆处于超重状态，故A正确；结合上述，根据牛顿第二定律有mg－NA＝m，NB－mg＝m，解得NA ＝mg－m，NB＝mg＋m，可得NA＜NB ，可知，车辆若以相同的速率通过A、B两点，在行驶通过B点时更容易爆胎，故B正确；结合上述可知，爆胎的原因是因为轮胎所受地面的弹力过大，与不同路面的动摩擦因数无关，故C错误；结合上述可知，通过凹路面容易爆胎，为了减小通过凹路面时轮胎所受的弹力，应减速通过，故D错误。故选AB。 6.估算炮弹出膛的速度时，让炮弹沿与水平面成α角的方向射出，假如不计空气阻力作用，其运动轨迹如图所示。如果把一小段抛物线看成圆弧，测得在其轨迹最高点P处的曲率半径为ρ，重力加速度为g，则炮弹的出膛速度为(　　) A. B. C. D.tan α 答案：B 解析：炮弹在最高点时，向心加速度g＝，炮弹做抛体运动过程中，水平速度不变，所以炮弹出膛速度v0＝＝。故选B。 7.(多选) 3D地图技术能够为无人驾驶汽车分析数据，提供操作的指令。如图为一段公路拐弯处的地图，则(　　) A.若弯道是水平的，汽车拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力 B.若弯道是水平的，为防止汽车侧滑，汽车拐弯时收到的指令是让车速小一点 C.若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为内(东北)高外(西南)低 D.若弯道是倾斜的，为了防止汽车侧滑，道路应为外(西南)高内(东北)低 答案：BD 解析：如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力，不会受到向心力，向心力是效果力，由物体所受性质力提供，故A错误；如果弯道是水平的，由静摩擦力提供向心力，根据f＝m可知，速度越大，所需要的向心力越大，当需要的向心力大于最大静摩擦力时，汽车将做离心运动，所以“无人驾驶”汽车在拐弯时收到的指令是让车速小一点，防止汽车做离心运动而发生侧翻，故B正确；如果弯道是倾斜的，重力和支持力的合力可以提供向心力，而向心力指向圆心，所以3D地图上应标出外(西南)高内(东北)低，故C错误，D正确。故选BD。 8.雨天在野外骑车时，自行车的后轮轮胎上常会黏附一些泥巴，行驶时感觉很“沉重”，如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就被甩下来，如图所示，图中a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置，则(　　) A.泥巴在图中a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度 B.泥巴在图中的b、d位置时最容易被甩下来 C.泥巴在图中的c位置时最容易被甩下来 D.泥巴在图中的a位置时最容易被甩下来 答案：C 解析：当后轮匀速转动时，根据向心加速度公式an＝ω2r可得a、b、c、d四个位置的向心加速度大小相等，选项A错误。泥巴做圆周运动，其所受的合力提供向心力，根据Fn＝mω2r知泥巴在车轮边缘上每一个位置的向心力大小相等，当其所受的合力小于向心力时做离心运动，即所能提供的合力越小越容易被甩下来。泥巴在最低点c位置时，重力向下，附着力向上，合力等于附着力减重力，泥巴在最高点a位置时，重力向下，附着力向下，合力等于重力加附着力，泥巴在b、d位置时，合力等于附着力水平方向的分力，所以泥巴在最低点c位置时合力最小，最容易被甩下来，选项B、D错误，C正确。 9.航天员在空间站进行第二次太空授课时，演示了水油分离实验：在失重环境下水油分层现象消失，通过旋转产生“离心力”实现分层。实验过程为：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，小瓶经过如图乙的两个位置时，(油的密度小于水的密度)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。 10. (多选)飞机飞行时除受到发动机的推力和空气阻力外，还受到重力和机翼的升力，机翼的升力垂直于机翼所在平面向上，当飞机在空中盘旋时机翼的内侧倾斜(如图所示)，以保证重力和机翼升力的合力提供向心力。设飞机以速率v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动时机翼与水平面成θ角，飞行周期为T，则下列说法正确的是(　　) A.若飞行速率v不变，θ增大，则半径R减小 B.若飞行速率v不变，θ增大，则周期T减小 C.若θ不变，飞行速率v增大，则半径R变小 D.若飞行速率v增大，θ增大，则周期T一定不变 答案：AB 解析：对飞机进行受力分析，如图所示， 根据重力和机翼升力的合力提供向心力，得 mgtan θ＝m＝mR 得：v＝，T＝2π 。 若飞行速率v不变，θ增大，由v＝ 知，R减小，故A正确；若飞行速率v不变，θ增大，R减小，由T＝2π 知T减小，故B正确；若θ不变，飞行速率v增大，由v＝，知半径R增大，故C错误；若飞行速率v增大，θ增大，R的变化不能确定，则周期T不一定不变，故D错误。 11.(10分)修铁路时，两轨间距是1 435 mm，某处铁路转弯的半径是300 m，若规定火车通过该处的速度是72 km/h。请你运用学过的知识计算一下，要想使内、外轨均不受轮缘的挤压，内、外轨的高度差应为多大？ 答案：0.195 m 解析：火车受到的支持力和重力的合力指向轨道圆心做向心力，如图所示，图中h为两轨高度差，d为两轨间距，mgtan α＝m，tan α＝，又由于轨道平面和水平面间的夹角一般较小，可近似认为tan α＝sin α＝。因此，＝，又v＝72 km/h＝20 m/s，则h＝＝ m＝0.195 m。 12.(10分)如图所示为一辆厢式货车的后视图。该厢式货车在水平路面上做转弯测试，圆弧形弯道的半径R＝8 m，车轮与路面间的最大径向摩擦力为车对路面压力的0.8。货车内顶部用细线悬挂一个小球P，在悬点O处装有拉力传感器。车沿平直路面做匀速运动时，传感器的示数F＝4 N。重力加速度g取10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6。 (1)货车向左转弯还是右转弯？ (2)该货车在此圆弧形弯道上做匀速圆周运动时，为了防止侧滑，车的最大速度vmax是多大？ (3)该货车某次在此弯道上做匀速圆周运动，稳定后传感器的示数为F'＝5 N，此时细线与竖直方向的夹角θ是多大？货车的速度v'有多大？ 答案：(1)货车向左转弯　(2)8 m/s　(3)37°　2 m/s 解析：(1)货车向左转弯。 (2)货车的总质量为M，转弯时不发生侧滑有 μMg≥， 解得vmax≤＝8 m/s。 (3)车匀速运动时F0＝mg＝4 N，m＝0.4 kg 此次转弯时小球受绳的拉力F'＝5 N 分析有cos θ＝＝0.8，则θ＝37° 小球受到的合力为F合，tan θ＝ 则有mgtan θ＝ 解得v'＝＝2 m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $