第6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（人教版 江苏专用）

微专题实验：探究向 黑题专题强化 1.*★(2025·湖南长沙联考)图甲所示的装置 可以用来探究向心力大小与质量、角速度和 半径之间的关系.挡板A、B、C到各自转轴的 距离之比为1：2：1，变速塔轮自上而下有如 图乙所示两种组合方式传动. 标尺 长槽 左塔轮 皮带 第一层 第二层 (1)本实验所采用的实验探究方法与下列实 验相同的是 A.探究两个互成角度的力的合成规律 B.探究加速度与物体受力、物体质量的 关系 C.探究平抛运动的特点 (2)在探究向心力大小F与质量m的关系时， 应把传动皮带调至第 (填“一”或 “二”)层塔轮，质量不同的两小球应放置 于挡板A和挡板 (填“B”或 “C”)处， (3)若将皮带套在第二层塔轮，质量相同的两 钢球放在图甲所示位置的挡板处，转动手 柄，稳定后，观察到左侧标尺露出1格，右 侧标尺露出4格，则可以得出的实验结论 为： 2.*(2025·江苏无锡月考)某兴趣小组用图 甲所示的装置探究圆周运动向心力的大小与 第六章黑： 电 心力大小的表达式 子错题本 限时：25min 质量、线速度和半径之间的关系.不计摩擦的 水平直杆固定在竖直转轴上，竖直转轴可以 随转速可调的电动机一起转动，套在水平直 杆上的滑块，通过细线与固定在竖直转轴上 的力传感器相连接.水平直杆的另一端到竖直 转轴的距离为R的边缘处安装了宽度为d的 遮光片，光电门可以测出遮光片经过光电门 所用的时间. 力传感器心 光电门 滑块 直转轴 R 遮光片 水平 直杆 电 机 ↑FN ×10.s习 1 (1)由图甲可知，滑块的角速度 遮光 片的角速度， A.大于 B.小于 C.等于 (2)若某次实验中测得遮光片的挡光时间为 △t,则遮光片的线速度v1= ,当滑 块到竖直转轴的距离为r时，滑块的线速 度v2= (用△t、d、R、r表示) (3)兴趣小组保持滑块质量和运动半径不变， 探究向心力F与线速度的关系时，以F为 级坐标，以A)为横坐标，根据测量数据 作一条倾斜直线如图乙所示，已测得遮光 片的宽度d=0.01m,遮光片到竖直转轴 的距离R=0.3m,滑块的质量m=0.15kg, 则滑块到竖直转轴的距离r= m. 白题029 第3节向心加速度 白题基础过关 限时：l0min 题型1对向心加速度的理解 们之间靠摩擦传动，接触面上没有滑动.当大 1.*关于做圆周运动物体的向心加速度，下列 轮以角速度ω顺时针转动时 说法正确的是 ( A.A点与B点的线速度大小相等，加速度大 A.向心加速度的方向始终与线速度方向垂直 小也相等 B.向心加速度的大小与轨道半径成反比 B.A点与C点的角速度大小相等，加速度大 C.向心加速度越大，则线速度大小变化得 小也相等 越快 C.C点比B点的角速度小但加速度大 D.在匀速圆周运动中，向心加速度不变 D.B点比C点的角速度大、加速度也大 题型2向心加速度的公式及其应用 5.*(2025·河北张家口期中)工程技术上常 2.下面四个公式中a.表示匀速圆周运动的 用转速描述圆周运动的快慢，其单位r/min 向心加速度，v表示匀速圆周运动的线速度，ω 表示每分钟转过的圈数.如图所示，ABCD 表示匀速圆周运动的角速度，T表示周期，r表 为某发电机内部的一根线圈，绕中心轴以 示匀速圆周运动的半径，则下面四个式子中 3000r/min的转速匀速转动.已知导线AB的 正确的是 ( 质量为0.1kg,到转轴的距离为0.5m,则导线 ①6， ②an=w2 AB的 T 4n2 A.角速度为100πrad/s ③an=ww ④an= 2 r B.线速度为1500m/s A.①②③ B.②③④ C.加速度为1250m/s2 C.①③④ D.①②④ D.向心力为125N 3.·运动员滑雪时运动轨迹如图所示，已知该 6.*(2024·江西萍乡期末)如图为“雪地转 运动员滑行的速率保持不变，角速度为ω，向 转”游戏，人乘坐雪圈（尺寸大小忽略不计） 心加速度为a.则 ( 绕轴以2rad/s的角速度在水平雪地上做匀速 A.w变小，a变小 B.w变小，a变大 圆周运动.已知绳子悬挂在离地高为3m、半径 C.w变大，a变小 D.w变大，a变大 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）( B C 0 (第3题) (第4题) A.线速度大小为8m/s 4.*★*(2025·北京人大附中期末)在图中，A、B B.线速度大小为14m/s 两点分别位于大、小轮的边缘上，C点位于大 C.加速度大小为16m/s2 轮半径的中点，大轮的半径是小轮的2倍，它 D.加速度大小为20m/s2 必修第二册黑白题0302klo 向心力为F。=mw2·2,=3,由力的三角形可知静摩擦力 不等于弹簧的弹力，故D错误.故选B 微专题实验：探究向心力大小的表达式 黑题专题强化 1.(1)B(2)一C(3)当两小球的质量和做圆周运动的半 径相等时，向心力的大小与角速度的平方成正比 2.(1)C(2)R4 d dr (3)0.2 解析：(1)由图甲可知，滑块与遮光片同轴转动，所以滑块的 角速度等于遮光片的角速度.故选C.(2)若某次实验中测得 d 遮光片的挡光时间为△，则遮光片的线速度为”=公角速 度为@爱总，当资块到竖直转辅的距离为，时，箭块的 线速度为2=r= (3)根据k=m_m,.1 dr 4)2图像的斜率为=m,。1 R`(4)2,可知 F- R产3x10,代入数据解得， 0.2m. 第3节向心加速度 白题基础过关 1.A2.A3.D4.D 5.A解析：导线AB的角速度u=2mn=3000x2m rad/s 60 100mrad/s,线速度v=wr=50mm/s,向心加速度an=w2r= 5000m2m/s2,向心力Fn=man=500m2N,故选A. 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+(52-3)m=5m,则线速度大小为u=r=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.C 2.D解析：A.在0'点对小球受力分析，根据牛顿第二定律可 得P-mg= ,解得F=mg+ 。,故相同条件下，钉子的位置 越靠近小球，绳子与钉子碰撞瞬间，小球做圆周运动的半径 越小，绳子上的力就越大，绳子越容易断裂，A错误：B.小球 在C点时，受到重力和绳子的拉力，二者不是平衡力，合力 不为零，故加速度不为零，B错误：C.小球在0'点时具有向 心加速度，加速度也不为零，C错误：D.设小球偏离到B点 时与竖直方向的夹角为α：，偏离到C点时与竖直方向的夹角 为B,B、C距最低点0'的高度相等，由几何知识可知α<B,对 小球分别受力分析可得mgsin a=mag,mgsin B=mac,解得 ag=gsin a,ac=gsin B,由于a<B,故aB<ac,D正确.故选D. 0 0 必修第二册 3.C解析：A.物块相对于斜面静止时，对物块受力分析可 知mgtan37°=ma,可得a=gtan37°，即物块的加速度大小与 转台的转速无关，选项A错误；B.根据gtan37°=om=2mnw, 15 当n= r/s时，解得v=2m/s,选项B错误；C.根据 8T gtan 370=o'r=(2mn)2h 37。,当九=5/8时，解得h 15 0.4m,选项C正确；D.当n-8如/s时，物块的向心加速度 30 大小为a=gtan37°= 4m/s,选项D错误故选C. 压轴挑战 4.B解析：B.小物体在最低点即将滑动时，此时圆盘角速度最 大，由牛顿第二定律有umgcos30°-mgsin30°=mw1,解得圆 盘角速度的最大值@，=√品=5万as,故B正确；A小物 体在最高点恰好不受摩擦力时，根据牛顿第二定律有mg· sin30°=mw1,解得小物体在最高点不受摩擦力时的角速度 心-√层，代入数据解得仙，=0ads,由于小物体与圆盘 相对静止，故角速度不会超过5√2rad/s,故到最高点摩擦力 不能为零，故A错误；CD.由于做匀速圆周运动，合力方向指 向圆盘中心，除掉最高点和最低点外其他位置，摩擦力方向 均不通过圆盘中心，故CD错误故选B. 第4节生活中的圆周运动 白题基础过关 1.B2.C 3.D解析：ABC.根据牛顿第二定律汽车在拱桥最高点 有mg-N=mR拱桥对汽车的支持力为N=mgmR,根据 牛顿第三定律知，汽车对拱桥面的压力为N=mgmR<mg, 处于失重状态，故ABC错误：D.汽车在离开桥顶的临界状态 时N=0,根据mg=m日，解得汽车离开桥顶时的帖界速度为 √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)102m/s 解析：(1)摩托车通过凸弧最高点A时，由牛顿第二定律 2 有mg-N=mR,解得N=mgmR =150×10N-150× 0 N-750 N (2)摩托车通过凹弧最低点B时，由牛顿第二定律有 N2-mg=m- 解得N,=mg+m,三150x10N 心N 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. (3)对摩托车过凹凸形桥分析可知，在凹桥处超重，在凸桥 处失重，过凸桥最高点与桥面的压力为零时，有mg=m爱 解得vmx=√gR,=√0x20m/s=102m/s. 5.D6.D 7.A解析：由于铁球密度大，容易发生离心运动，所以铁球会 黑白题12