第2章 微专题 实验 探究向心力大小的表达式-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理必修第二册（教科版）

A.两人的线速度大小相同，约为40m/s B.两人的角速度相同，约为6rad/s C.两人的运动半径不同，甲为0.32m,乙为0.48m D.两人的运动半径相同，都是0.45m 7.在光滑的水平面上相距40cm的两个钉子A 和B,如图所示，长1m的细绳一端系着质量 为0.4kg的小球，另一端固定在钉子A上，开 始时，小球和钉子A、B在同一直线上，小球始 终以2m/s的速率在水平面上做匀速圆周运 动.若细绳能承受的最大拉力是4N,那么，从 开始到细绳断开所经历的时间是 A.0.9πsB.0.8πsC.1.2msD.1.6πs 俯视图 0 (第7题) (第8题) 8.(2023·福建福州一中期末)（多选）如图，内 半径=是▣的光滑空心圆柱休图定在水平 地面上，一小滑块紧贴内壁从O点以。= 10m/s的初速度沿切向水平滑入，旋转一周 经过01点.取重力加速度g=10m/s2,则小滑 块 A.在竖直方向上做自由落体运动 B.从0运动到O1所用的时间为2s C.对圆柱体的压力大小逐渐增大 D.在0，点时速度方向与竖直方向的夹角为45° 9.如图所示，叠放在水平转台上的物体A、B随 转台一起以角速度ω匀速转动，A、B的质 量分别为3m、2m,A与B、B与转台间的动摩 擦因数都为M,A和B离转台中心的距离都为 r,重力加速度为g,设最大静摩擦力等于滑动 摩擦力.下列说法正确的是 必修第二册·JK 0 A.A对B的摩擦力沿水平方向指向圆心O点 B.物块B对物块A的摩擦力一定为3umg C.转台对物块B的摩擦力的大小一定为5mw2r D.转台的角速度一定满足ω≤ 压轴挑战 10.(多选)如图所示（俯视图），用自然长度为 2,、劲度系数为k的轻质弹簧，将质量均 为m的两个可当作质点的小物块P、Q连 接在一起，放置在能绕O点在水平面内转 动的圆盘上，物块P、Q和0点恰好组成一 个边长为3礼，的正三角形.已知小物块P、Q 和圆盘间的最大静摩擦力均为2L。,现使 圆盘带动两个物块以不同的角速度做匀 速圆周运动，则 P A.当圆盘的角速度为ω= 时，圆盘对 6m P的摩擦力最小 B,当圆盘的角速度为ω=、3时，圆盘对 Q的摩擦力大小等于弹簧弹力大小 C.当圆盘对Q的摩擦力最小时，Q所受合 力的大小等于弹统弹力的 D.当物块P、Q刚要滑动时，圆盘的角速 2k 度ω= 3m 进阶突破拔高练PO5 黑白题028 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