第6章 第3节 向心加速度-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版）

第3节 白题基础过关 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an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=w2r ③an=wn ④a,-4Tr 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.0变小，a变大 C.w变大，a变小 D.w变大，a变大 (第3题) (第4题) 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·RJ 句心加速度 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，游客进入一个大型圆筒状容器后，紧靠 竖直筒壁站立.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u,转动半径为「， 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.87 6.(2024·江西萍乡期末)进人冬季后，北方的 冰雪运动吸引了许多南方游客.如图为雪地转 转游戏，人乘坐雪圈（尺寸大小忽略不计） 绕轴以2rad/s的角速度在水平雪地上做匀速 圆周运动.已知绳子悬挂在离地高为3m,半 径为3m的水平转盘的边缘，且绳子长为5m. 运动时，绳与水平杆垂直，则雪圈（含人） A.线速度大小为8m/s B.线速度大小为14m/s C.加速度大小为16m/s2 D.加速度大小为20m/s2 黑白题030 黑题应用提优 限时：20min 1.关于甲、乙两球做匀速圆周 a 和m2的两带孔小球穿于环上.当圆环由静止 运动，向心加速度a随半径t 开始加速且最终以角速度ω绕竖直直径匀速 变化的关系图像如图所示， 转动时，发现两小球均离开了初始位置，在新 由图像可以知道（) 0 的位置上相对圆环静止，它们新的位置和圆 A.甲球运动时，线速度大小保持不变 心的连线与竖直方向的夹角分别记为0，和 B.甲球运动时，角速度大小保持不变 0,则下列说法中正确的是 C.乙球运动时，周期保持不变 D.乙球运动时，角速度大小保持不变 2.(2024·云南昆明质检)实验室内有实验仪器 如图所示，左侧为两塔轮同轴传动，右侧也有 两塔轮同轴传动.左边大轮与右边小轮通过皮 带传动（皮带不打滑）p、g、m、n为四个塔轮边 A.若m1>m2,则01>62 缘上的点.两侧大轮半径相等，小轮半径相等， B.若<R 则01>02 大轮半径是小轮半径的3倍，则 C.01与0，的大小关系与角速度ω的取值 有关 D.01和02总是相等，与m1和m2的大小无关 A.p、q、n三点的线速度的大小之比为1： 压轴挑战 3:1 B.p、m、n三点的角速度之比为3：1：1 5.（2024·广东广州联考)由于高度限制，车 C.pm、n三点的向心加速度之比为1：9：3 库出入口采用图中所示的曲杆道闸，道闸 D.p、m、n三点的向心加速度之比为1：1：3 由转动杆OP与横杆PQ链接而成，P、Q为 3.(2024·四川泸州期末)如图所示，把一个长 横杆的两个端点.在道闸拾起过程中，杆PQ 为20cm,劲度系数为360N/m的弹簧一端固 始终保持水平.杆OP绕0点从与水平方向 定，作为圆心，弹簧的另一端连接一个质量为 成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法 0.50kg的小球，当小球以12rad/s的角速度 正确的是 在光滑水平面上做匀速圆周运动时，弹簧的 60 伸长量应为 ( )309 0.w A.P点的线速度不变 B.P点和Q点的加速度大小始终不变 A.5.0 cm B.5.2 cm C.5.3 cm D.5.4 cm C.Q点在竖直方向做匀速运动 4.(2024·天津质检)如图所示，位于竖直面内 D.Q点在水平方向做匀速运动 的光滑金属细圆环半径为R,质量分别为m 进阶突破拔高练PO6 第六章黑白题031小为F向=mw2×3L。=2l。,由力的关系可知，圆盘对小物块 的摩擦力大小为5kl。,小于最大静摩擦力2k。,此时物块 P、Q不会发生滑动，故D错误故选ABC 微专题实验：探究向心力大小的表达式 黑题专题强化 1.(1)8C(2)D(3)C(4)D 2(12m4(2r(a2 1 d d (3) (A)2 解析：(1)滑块运动的线速度：是，滑块敏匀速圆周运动的 周期T=2mr_2mr4 d (2)由F=m,,可得m= _Fr (At)2 d 3)由F=m”=m=md 。·(4)2,可知若以F为纵轴，要 得到线性图像，则横轴所代表的物理量为 △)2 第3节向心加速度 白题基础过关 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=,故选C 6.D解析：AB.水平转盘半径为3m,离地高为3m,绳长为 5m,根据几何关系可知，雪圈（含人）做匀速圆周运动的半 径为r=√32+(52-32)m=5m,则线速度大小为v=wr=2× 5m/s=10m/s,故AB错误；CD.雪圈（含人）做匀速圆周运 动的加速度大小为a=w2r=2×5m/s2=20m/s2,故C错误， D正确.故选D. 黑题应用提优 1.B2.C 3.A解析：设弹簧的伸长量为△x,由牛顿第二定律得 k△x=mw2(l+△x),将k=360N/m、m=0.50kg、w=12rad/s、 l=0.2m代入上式得△x=0.05m=5.0cm,故选A. 4.D解析：根据牛顿第二定律可得mgtan0=mw2Rsin0,所以 。-√二。由于两球角速度相同，所以(=8，与小球的 质量无关故选D 压轴挑战 5.B解析：A.由题知杆0P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 0P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；C.Q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=l。·sim(行+r）,则可看出Q点在 必修第二册·RJ 竖直方向不是匀速运动，故C错误；D.Q点相对于0点在水 平方向的位置x关于时间t的关系为x=lo· as(石+a)）+Ho,则可看出Q点在水平方向是变速运动，故 D错误故选B. 第4节生活中的圆周运动 白题基础过关 1.B解析：A列车受到重力和轨道的支持力作用，向心力只是 效果力，不是实际受到的力，故A错误；B.若列车以大于v的 速度通过该圆弧轨道，则重力和支持力的合力不足以提供所 需的向心力，车轮将侧向挤压外轨，故B正确；C根据牛顿第 02 二定律可得mgtan0=mR,可得u=√gRtan0,可知列车空 载时仍以，的速度通过该圆弧轨道，车轮对铁轨没有侧向挤 压，故C错误；D.当列车以v的速度通过该圆弧轨道时，竖直 方向根据受力平衡可得m9=mg,解得N-。故D错 误.故选B. 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20m5时所需的向心力F=m=2.0x10×2 80N=1.0x 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1.4×10N,汽车安全转弯的向心加速度大小a≤ 20x10m=7.0m/s,可知，汽车安全转弯的向心加速度 1.4x104 大小不可能为8m/s2,故D错误故选C. 3.D解析：ABC.根据牛顿第二定律汽车在拱桥最高点 Wm,拱桥对汽车的支持力为N=mg=m,根 顿第三定律知，汽车对拱桥面的压力为N"=mg-mR<mg, 处于失重状态，故ABC错误；D.汽车在离开桥顶的临界状态 23 时N=0,根据mg=mR,解得汽车做离心运动离开桥顶时的 临界速度为√gR,故当行驶速度大于√gR时，汽车会腾空， 故D正确.故选D. 4.(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 v2 有mg-N,=mR,解得N=mg-mR=150×10N-150× 102 20 N=750N. (2)摩托车通过凹弧最低点B时，由牛顿第二定律有 2-mg=mg,解得N2=mg*mR, g=150x10N+150x10N= '50 1800N,由牛顿第三定律可知，车对桥面的压力大小等于桥 面对车的支持力大小，为1800N. 黑白题12