第2章 第2节 第2课时 向心加速度-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理必修第二册（教科版）

微专题 实验：探究向 黑题专题强化缓 1.(2023·浙江嘉兴联考)用如图甲所示的装置 可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心 力的大小与哪些因素有关 甲 (1)匀速转动手柄1，使变速塔轮2和3、长槽 4和短槽5匀速转动，槽内的小球也随之 做匀速圆周运动.小球挤压挡板使挡板 一端压缩测力套简的弹簧，压缩量可从器 件 (填“6”“7”或“8”)上读出，该 读数即显示了向心力的大小.该探究实验 所采用的实验方法与下列哪个实验的实 验方法相同 A.探究平抛运动的特点 B.探究小车速度与时间的关系 C.探究加速度与力和质量的关系 D.探究两个互成角度的力的合成规律 (2)图示情境正在探究的是 A.向心力的大小与半径的关系 B.向心力的大小与线速度大小的关系 C.向心力的大小与角速度大小的关系 D.向心力的大小与物体质量的关系 (3)通过图示实验可以得到的结果是 A.在质量和半径一定的情况下，向心力的 大小与角速度成正比 B.在质量和半径一定的情况下，向心力的 大小与线速度的大小成正比 C.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 D.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 第二章月 心力大小的表达式 限时：25min (4)如图乙所示，在验证向心力公式的实验 中，质量相同的钢球①、②分别放在A盘 和B盘的边缘，A、B两盘的半径之比为 2:1,a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮，a 轮、b轮半径之比为1：2，当a、b两轮在 同一皮带带动下匀速转动时，钢球①、② 受到的向心力之比为 ② B 皮带 乙 A.2:1B.4:1C.1:4D.8:1 2.（2023·河北唐山 n光电门 二模)小研同学通 力传感器 过如图所示的装 滑块 置探究影响物体 做圆周运动的向 心力的因素.小滑块套在光滑水平杆上，随杆 一起绕竖直杆做匀速圆周运动，力传感器通 过一细绳连接滑块，用来测量向心力F的大小 滑块上固定一遮光片，通过遮光片与固定在铁 架台上的光电门可测量出滑块的线速度大小 已知小滑块上遮光片的宽度为d,滑块到转轴的 距离为.（以下结果均用题中所给字母表示） (1)若遮光片经过光电门的时间为△t,则滑块 做匀速圆周运动的周期T= (2)若(1)中力传感器示数为F,则滑块质量 为 (3)该同学通过改变转速，记录多组力传感器 示数F和对应的滑块上遮光片通过光电 门的时间△t.若以F为纵轴，要得到线性 图像，则横轴所代表的物理量为 黑白题029 白题基础过绣 第2课时 题型1对向心加速度的理解 1.关于做圆周运动物体的向心加速度，下列说法 正确的是 ( A.向心加速度的方向始终与线速度方向垂直 B.向心加速度的大小与轨道半径成反比 C.向心加速度越大，则线速度大小变化得 越快 D.在匀速圆周运动中，向心加速度不变 题型2向心加速度的公式及其应用 2.下面四个公式中a,表示匀速圆周运动的向心 加速度，v表示匀速圆周运动的线速度，ω表 示匀速圆周运动的角速度，T表示周期，r表示 匀速圆周运动的半径，则下面四个式子中正 确的是 2 ①an= ②an=w2 r ③an=ww ④a.mr r A.①②3 B.②③④ C.①③④ D.①②④ 3.运动员滑雪时运动轨迹如图所示，已知该运动 员滑行的速率保持不变，角速度为ω，向心加 速度为a.则 () A.w变小，a变小 B.w变小，a变大 C.w变大，a变小 D.w变大，a变大 4.自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样， 它们的边缘有三个点A、B、C,如图所示，自行 车正常骑行匀速行驶时，下列说法正确的是 必修第二册·JK 向心加速度 限时：l0min A.B点的线速度大于A点的线速度 B.C点的角速度大于B点的角速度 C.A点的向心加速度大于B点的向心加速度 D.C点的向心加速度大于A点的向心加速度 5.(2023·陕西西安期中)如图所示，有一游乐 项目，游客进人一个大型圆筒状容器后，紧靠 竖直简壁站立.圆筒开始转动且当转速增大到 一定数值时，游客对底板恰好无压力，已知游 客与筒壁间的动摩擦因数为4，转动半径为r, 重力加速度大小为g,设最大静摩擦力等于 滑动摩擦力，此时游客的向心加速度大小为 A.ug B.ugr C.8 D.8 6.（2021·全国甲卷)“旋转纽扣”是一种传统游 戏.如图，先将纽扣绕几圈，使穿过纽扣的两股 细绳拧在一起，然后用力反复拉绳的两端，纽 扣正转和反转会交替出现.拉动多次后，纽扣 绕其中心的转速可达50/s,此时纽扣上距离 中心1cm处的点向心加速度大小约为() 外力 外力 A.10m/s2 B.100m/s2 C.1000m/s2 D.10000m/s2 黑白题030微专题实验：探究向心力大小的表达式 黑题专题强化练 1.(1)8C(2)D(3)C(4)D 2.(1)2mr4 (2)(4)2 (3)1 (4t)2 解析：(1)滑块运动的线速度一是，潘块微匀速圈周运动的 周期T=2mr2m4t d Fr(△t)2 (2)由F=m,可得m= (3)由F=m文-m2-md ·(△)2，可知若以F为纵轴，要 rr 得到线性图像，则横轴所代表的物理量为（△ 白题基础过关练 第2课时向心加速度 1.A2.A3.D4.D 5.C解析：游客在竖直方向上受力平衡，则有uW=mg,水平方 向有N=ma,联立解得a=g,故选C. 6.C解析：根据匀速圆周运动的规律，w=2n=2π× 50rad/s=100mrad/s,r=1cm=0.01m,向心加速度为an= w2r=(100π）2×0.01m/s2=100m2m/s2≈1000m/s2,故C正 确，ABD错误故选C. 黑题应用提优练 1.B2.C 3.B解析：设小球做匀速圆周运动时弹簧长度为L,,此时弹 簧的伸长量为L1-L,根据牛顿第二定律得F=mwL,其中 F=kL,-,向心加速度为a,=wL,联立解得a,-m, ko'L 选项B正确 4A解析：周期与转速的关系为T=,P绕0,0，轴转动，所 4n2r 以运动半径为Rsin0,加速度与周期的关系为a= 4m2n2Rsin6.故选A. 压轴挑战 5.B解析：A.由题知杆OP绕0点从与水平方向成30°匀速转 动到60°，则P点绕0点做匀速圆周运动，则P点的线速度 大小不变，方向改变，故P点的线速度改变，故A错误：B.杆 OP绕0点从与水平方向成30°匀速转动到60°，则P点绕0 点做匀速圆周运动，则P点的线速度大小不变，加速度大小 不变，因Q点相对于P点的位置不变，则Q点绕另一个圆心 做匀速圆周运动，加速度大小不变，故B正确；CQ点在竖直 方向的运动与P点相同，相对于0点在竖直方向的位置y 关于时间：的关系为y=,·m(石+），则可看出Q点在 竖直方向不是匀速运动，故C错误；D.Q点相对于O点在水 平方向的位置x关于时间t的关系为x=o· 。a(名+r）+w则可看出Q点在水平方向是变速运动，故 D错误.故选B. 必修第二册·JK 第3~4节圆周运动的实例分析 圆周运动与人类文明（选学） 白题基础过关练 1.B解析：火车转弯做匀速圆周运动，合力指向圆心，受力如 22 图.由向心力公式得F=m,=mgan0,则火车转弯时，必 须按规定速度行驶，重力和支持力的合力提供其做圆周运动 的向心力，轮缘不受侧向弹力，故A错误，B正确；根据 mgan0=m,解得=√gian9,当设计好倾斜角度后，火车 不受侧向弹力时，其速度在转弯时为定值，当'>x时，所需 要的向心力F=m,m《 ,=mgtan0,当v'<时，所需的向 122 心力F向=m一<m一=mgtan6,会出现侧向弹力，故C错 误：如果火车转弯时，按规定速度行驶，在竖直方向根据共点 力平衡可得F、=m3,故D错误故选B. c0s0' F、 mg 2.C解析：A.向心力是一种效果力，是由其他力或者其他力沿 半径方向的合力提供，实际上不存在，可知汽车转弯时受到 重力、弹力、摩擦力作用，故A错误；B汽车转弯速度大小 为20m/5时所需的向心力F=m亡=20x10×2 N=1.0× 80 104N,故B错误：C.路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4× 104N,根据上述可知汽车转弯速度大小为20m/s时所需的 向心力小于最大静摩擦力，可知汽车转弯速度大小为20/s 时汽车不会侧滑，故C正确：D.路面对轮胎的径向最大静摩 擦力为1.4×104N,汽车安全转弯的向心加速度大小a≤ 20X10ms=7.0ms3,可知，汽车安全转弯的向心加速度 1.4×104 大小不可能为8m/s2,故D错误故选C. 3.D解析：AB.设机翼与水平方向的夹角为0，对飞机由牛顿 第二定律，mgan0=m,得an0=2>ian60°=5，说明0> 60,AB错误：CD.对飞行员cs0=m8=,得F、=2.2m,g, FN5 C错误，D正确.故选D. v 4.C解析：汽车在拱形桥最高点有mg-V=m。,该限速标志 所示速度约为u=20m/s=72km/h≈70km/h,故选C. 5.(1)750N(2)1800N(3)10W2m/s 解析：(1)摩托车通过凸弧最高点A时，由牛顿第二定律 有mg-N,=mR,解得N=mg-mB=150×10N-150× 102 N=750N. 20 黑白题12