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）

微专题 实验：探究向 黑题专题强化 1.(2024·安徽芜湖联考)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 8 讲解 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另 一端压缩测力套筒的弹簧，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 第六章黑 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 皮带 A.2:1B.4:1C.1:4D.8:1 (2023·河北唐山 二模)小研同学通 光电门 过如图所示的装 U nu 凸 凸力传感器 置探究影响物体 滑块 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 白题029 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