内容正文:
人教版必修二第六章《圆周运动》新授课学案
6.2向心力
【基础辨析】
(1)做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力。()》
(②)向心力和重力、弹力一样,都是根据性质命名的。()
(3)向心力可以是物体受到的某一个力,也可以是物体受到的合力。()
(④)变速圆周运动的向心力并不指向圆心。()
(⑤)变速圆周运动的向心力大小改变。()
(⑥做变速圆周运动的物体所受合力的大小和方向都改变。()
【考点梳理】
考点一向心力的理解和来源
1.向心力的方向
无论是否为匀速圆周运动,其向心力总是沿着半径指向圆心,方向时刻改变,故
向心力是变力。
2.向心力的作用效果:改变线速度的方向。
3.向心力的来源
(1)向心力是根据力的作用效果命名的,它可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质
的力提供,也可以由它们的合力提供,还可以由某个力的分力提供。
(②)物体做匀速圆周运动的条件:合外力大小不变,方向始终与线速度方向垂直且
指向圆心。
【特别提醒】向心力不是具有特定性质的某种力,任何性质的力都可以作为向心
力,做匀速圆周运动的物体,所受的合力提供向心力。
【例1】(多选)下列关于向心力的说法中正确的是()
A物体由于做圆周运动而产生了一个向心力
B.向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小
C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力
D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力
y
人教版必修二第六章《圆周运动》新授课学案
【例2】(多选)如图所示,一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转
动,在圆盘上放置一个木块,当圆盘匀角速度转动时,木块随圆盘一起运动,那么()
A.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向背离圆盘中心
B.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向指向圆盘中心
C.当圆盘的角速度超过一定数值时,木块将滑动
D.因为摩擦力总是阻碍物体的运动,所以木块所受到圆盘对它的摩擦力的方向与
木块的运动方向相反
考点二对常见匀速圆周运动模型的分析
受力
力的分解
图形
满足的方程
分析
与合成
F
除
Fcosθ=mg
Eg或Pa
F sin 0=mo21 sin 0
OF.
mg
mg
或F合=mg tan0=mω21sin0
F cos 0=mg
F
Fx--
F sin 0=mo2.
F.0
或F合
(d+lsin0)
mg
mg
mg
或F合=mg tan0=mw2(d+lsin)
光滑
FNcos 0-mg
Fysin 0=mo2r
i@
或F合=mg tan0=mrw2
F
F升cos0=mg
、飞机
ω-1
或F合
F升sin0=mw2r
x F
在水平面上
mg
或F合=ng tan0=mrw2
【例3】图甲为游乐园中空中飞椅”的游戏设施,它的基本装置是将绳子上端固定
在转盘的边缘上,绳子的下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若
将人和座椅看成一个质点,则可简化为如图乙所示的物理模型,其中P为处于水平面
人教版必修二第六章《圆周运动》新授课学案
内的转盘,可绕竖直转轴OO'转动,设绳长l=10m,质点的质量m=60kg,转盘静止
时质点与转轴之间的距离d=4.0m,转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘
一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角=37°,(不计空气阻力及绳重,且绳
不可伸长,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)求质点与转盘一起做匀速圆周运动
时,
。0
()绳子拉力的大小:
(2)转盘角速度的大小。
【例4】有一种杂技表演叫飞车走壁”,由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆台形表演
台的侧壁高速行驶,在水平面内做匀速圆周运动。图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹,
轨迹离地面的高度为h。如果增大高度h,则下列关于摩托车的说法正确的是()
A.对侧壁的压力Fx增大
B.做圆周运动的周期T不变
C.做圆周运动的向心力F,增大
D.做圆周运动的线速度增大
考点三变速圆周运动和一般曲线运动
1.变速圆周运动
(1)受力特点:变速圆周运动中合外力不指向圆心,合力F产生改变速度大小和方
向两个作用效果。即
合
径向方向分力改变线速度方向
切线方向分力
改变线速度大小
3
人教版必修二第六章《圆周运动》新授课学案
v2
(2)向心力公式:某一点的向心力仍可用Fn=m=mwr公式求解,只不过y、w
都是指那一点的瞬时物理量。
2.一般曲线运动的处理方法
在分析质点经过曲线上某位置的运动时,把包含该位置的曲线上的一小段看成某
个圆周的一部分,对该部分用F=m=m0求解。只是不同位置对应的圆周运动
的“圆心”和“半径”不同。
【例5】如图所示,某物体沿光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中,物体的
速率逐渐增大,则()
0
A.物体的合外力为零
B.物体的合力大小不变,方向始终指向圆心O
C.物体的合外力就是向心力
D.物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除外)
【习题巩固】
1.(多选)关于匀速圆周运动的向心力,下列说法正确的是()
A.向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果命名的
B.向心力可以是多个力的合力,也可以是其中的一个力或某一个力的分力
C.对稳定的圆周运动,向心力是一个恒力
D.向心力的效果是改变质点的线速度大小和方向
2.如图所示,小球在细绳的牵引下,在光滑水平桌面上绕绳的另一端O做匀速圆
周运动。关于小球的受力情况,下列说法正确的是(
A.只受重力和拉力的作用
B.只受重力和向心力的作用
·0
C.只受重力、支持力和向心力的作用
D.只受重力、支持力和拉力的作用
人教版必修二第六章《圆周运动》新授课学案
3在水平冰面上,狗拉着雪橇做匀速圆周运动,O点为圆心,能正确地表示雪橇受
到的牵引力F及摩擦力F的选项是(
0
4.如图所示,一圆柱形容器绕其轴线匀速转动,内部有A、B两个物体,均与容
器的接触面间始终保持相对静止。当转速增大后(A、B与容器接触面间仍相对静止),
下列说法正确的是()
A.两物体受到的摩擦力都增大
≌
B.两物体受到的摩擦力大小都不变
C.物体A受到的摩擦力增大,物体B受到的摩擦力大小不变
D.物体A受到的摩擦力大小不变,物体B受到的摩擦力增大
5.(多选)如图所示,长为L的细绳一端固定,另一端系一质量为的小球。给小球
一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆,
设细绳与竖直方向的夹角为0。下列说法中正确的是()
A.小球受重力、绳的拉力和向心力作用
B.小球只受重力和绳的拉力作用
C.越大,小球运动的速度越大
D.越大,小球运动的周期越大
6.(多选)如图所示,一小球用细绳悬挂于O点,将其拉离竖直位置一个角度后释
放,则小球以O点为圆心做圆周运动,运动中小球所需向心力是()
A.绳的拉力
B.重力和绳拉力的合力
C.重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力
D.绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力
7如图,两个相同的小球在内表面光滑的漏斗形容器内做水平的圆周运动,甲的位
置高于乙的位置。关于它们受到的向心力大小和周期大小,下列关系正确的是()
人教版必修二第六章《圆周运动》新授课学案
A.F甲=FzT甲=T乙
B.F甲=FzT>Tz
C.F>F乙T甲=Tz
D.FR<Fz TT
8.如图,一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放一块橡
皮,橡皮块随圆盘一起转动(俯视为逆时针)。某段时间内圆盘转速不断增大,但橡皮块
仍相对圆盘静止,在这段时间内,关于橡皮块所受摩擦力F的方向的四种表示(俯视图)
中,正确的是()
C
D
9.如图所示,小球通过细线绕圆心O在光滑水平面上做匀速圆周运动。已知小球
质量m=0.40kg,线速度大小v=1.0m/s,细线长L=0.25m。
(1)求小球的角速度大小ω:
(2)求细线对小球的拉力大小F;
(3)若细线最大能承受6.4N的拉力,求小球运行的最大线速度。
6
人教版必修二第六章《圆周运动》新授课学案
6.2
向心力答案+解析
【基础辨析】
(1)×(2)×(3)V(4)×(5)V(⑥N
【考点梳理】
【例1】解析:选BC。物体做圆周运动就需要有向心力,向心力是由外界提供的,
不是物体本身产生的,故A错误;向心力总是与速度方向垂直,不做功、不能改变速
度的大小,但改变速度的方向,故B正确;做匀速圆周运动的物体的向心力是以效果
命名的,是由物体所受合外力提供的,故C正确;在非匀速圆周运动中,其向心力是
由合外力指向圆心的分力提供的,故D错误。
【例2】解析:选BC。对木块进行受力分析可知,木块受到重力、支持力和摩擦
力的作用,重力是竖直向下的,支持力是竖直向上的,重力和支持力都在竖直方向上,
这两个力为平衡力,只有摩擦力提供了物体做圆周运动的向心力,所以摩擦力的方向
应该是指向圆心的,A、D错误,B正确;当圆盘的角速度超过一定数值时,最大静摩
擦力不足以提供向心力,则木块将滑动,做离心运动,故C正确。
【例3】解析:(1)如图所示,对人和座椅进行受力分析,图中F为绳子的拉力,
0
在竖直方向:Fcos37°一mg=0
解得F=m=750N。
c0s37°
(2)人和座椅在水平面内做匀速圆周运动,重力和绳子拉力的合力提供向心力,根
据牛顿第二定律有
ng tan37°=mw2R
R=d+lsin37°
人教版必修二第六章《圆周运动》新授课学案
联立解得ω=
gtan37°_1V3
d+lsin37°2
rad/s。
答案:①0750N23
rad/s
【例4】解析:选D。
mg
对摩托车受力分析,如图所示,摩托车所受合力提供向心力,当h增大后,摩托
车做圆周运动的轨道半径增大,侧壁对摩托车的支持力满足F=3。,可知,随着半
sin 0
径的增大,对侧壁压力FN不变,A错误;根据m8。=
tan 9
mr可知,随着半径的增大,
4π2
摩托车的运动周期将增大,B错误;摩托车的重力不变,侧壁给的支持力不变,合力
不变,合力提供向心力,故向心力不变,C错误;根据3。=m可知,随着半径的
12
tan a
增大,摩托车的线速度也增大,D正确。
【例5】解析:选D。物体做加速曲线运动,合力不为零,A错误;物体做速度大
小变化的圆周运动,合力不指向圆心,合力沿半径方向的分力提供向心力,合力沿切
线方向的分力使物体速度变大,即除在最低点外,物体的速度方向与合力方向间的夹
角为锐角,合力方向与速度方向不垂直,B、C错误,D正确。
【习题巩固】
1解析:选AB。向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果命名的,A
正确:向心力可以是多个力的合力,也可以是其中的一个力或某一个力的分力,B正
确;向心力的方向总是指向圆心,方向不断变化,是一个变力,C错误;向心力的效
果是改变质点的线速度方向,不改变线速度的大小,D错误。
2解析:选D。根据题意可知,小球只受重力、支持力和拉力的作用,D正确,A、
8
人教版必修二第六章《圆周运动》新授课学案
B、C错误。
3解析:选C。雪橇做匀速圆周运动,合力指向圆心,提供向心力;滑动摩擦力的
方向和相对运动方向相反,故沿切线向后;拉力与摩擦力的合力指向圆心,故拉力指
向斜右上方,故C正确,A、B、D错误。
4解析:选D。容器绕其轴线转动时,两个物体随容器一起转动,以A为研究对
象,在水平方向上,容器施加的弹力提供A做圆周运动的向心力;在竖直方向,重力
和静摩擦力平衡,所以当转速增大后,物体A受到的摩擦力大小保持不变。以B为研
究对象,水平方向的静摩擦力提供向心力,由f=F=mωr得其受到的摩擦力随着转速
的增大而增大,故D正确。
5解析:选BC。向心力是效果力,本题中小球只受到重力与绳的拉力两个力的作
用,向心力是由二者的合力提供,或说是由拉力在水平方向上的分力提供,A错误,B
v2
2元2
正确;由mg tan8=m,
=mL sin a T
得v=NgL sin Otan0∝sin Otan0、T
L sin
=2元
Lcos日<cos日,C正确,D错误。
8
6.解析:选CD。
0/
Fr/0
mg
分析向心力来源时就沿着半径方向求合力即可,注意作出正确的受力分析图。如
图所示,对小球进行受力分析,它受到重力和绳子的拉力作用,向心力是指向圆心方
向的合力。因此,它可以是小球所受合力沿绳方向的分力,也可以是各力沿绳方向的
分力的合力。
7解析:选B。
人教版必修二第六章《圆周运动》新授课学案
Ymg
分析小球的受力,如图所示。可知,弹力和重力合力提供向心力,满足mg tan0
红,两小球质量相同,故向心力相同,由于甲小球做圆周运动的轨道半径大于
=m
T
乙小球的轨道半径,故甲的周期大于乙的周期,故选项B符合题意。
8解析:选C。因为圆盘转速不断增大,所以橡皮块将随圆盘一起进行加速圆周运
动,此时摩擦力F既要提供指向圆心的向心力,又要提供与运动方向相同的切向力,
所以合力方向应该在轨道内侧且与速度成锐角,故C正确。
9.解析:(1)小球的角速度大小为:
0=y=1.0
rad/s=4.0 rad/s;
L0.25
(②)细线对小球的拉力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
F=
12
=0.40×1.02
0.25
N=1.6N;
(3)细线对小球的拉力提供向心力,根据牛顿第二定律得:Fm=
哈
解得:yam=
FoL
=2.0m/s。
m
答案:(1)4.0rad/s
(2)1.6N(3)2.0m/s
10人教版必修二第六章《圆周运动》新授课学案
6.2 向心力
【基础辨析】
(1)做匀速圆周运动的物体的向心力是恒力。 ( )
(2)向心力和重力、弹力一样,都是根据性质命名的。( )
(3)向心力可以是物体受到的某一个力,也可以是物体受到的合力。( )
(4)变速圆周运动的向心力并不指向圆心。( )
(5)变速圆周运动的向心力大小改变。( )
(6)做变速圆周运动的物体所受合力的大小和方向都改变。( )
【考点梳理】
考点一 向心力的理解和来源
1.向心力的方向
无论是否为匀速圆周运动,其向心力总是沿着半径指向圆心,方向时刻改变,故向心力是变力。
2.向心力的作用效果:改变线速度的方向。
3.向心力的来源
(1)向心力是根据力的作用效果命名的,它可以由重力、弹力、摩擦力等各种性质的力提供,也可以由它们的合力提供,还可以由某个力的分力提供。
(2)物体做匀速圆周运动的条件:合外力大小不变,方向始终与线速度方向垂直且指向圆心。
【特别提醒】向心力不是具有特定性质的某种力,任何性质的力都可以作为向心力,做匀速圆周运动的物体,所受的合力提供向心力。
【例1】(多选)下列关于向心力的说法中正确的是( )
A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力
B.向心力不改变圆周运动中物体线速度的大小
C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力
D.做圆周运动的物体所受各力的合力一定充当向心力
【例2】(多选)如图所示,一圆盘可绕一通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放置一个木块,当圆盘匀角速度转动时,木块随圆盘一起运动,那么( )
A.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向背离圆盘中心
B.木块受到圆盘对它的摩擦力,方向指向圆盘中心
C.当圆盘的角速度超过一定数值时,木块将滑动
D.因为摩擦力总是阻碍物体的运动,所以木块所受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块的运动方向相反
考点二 对常见匀速圆周运动模型的分析
图形
受力
分析
力的分解
与合成
满足的方程
或F合=mg tan θ=mω2l sin θ
或F合=mg tan θ=mω2(d+l sin θ)
或F合=mg tan θ=mrω2
或F合=mg tan θ=mrω2
【例3】图甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施,它的基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子的下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将人和座椅看成一个质点,则可简化为如图乙所示的物理模型,其中P为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴OO′转动,设绳长l=10 m,质点的质量m=60 kg,转盘静止时质点与转轴之间的距离d=4.0 m,转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角θ=37°,(不计空气阻力及绳重,且绳不可伸长,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2)求质点与转盘一起做匀速圆周运动时,
(1)绳子拉力的大小;
(2)转盘角速度的大小。
【例4】有一种杂技表演叫“飞车走壁”,由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆台形表演台的侧壁高速行驶,在水平面内做匀速圆周运动。图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹,轨迹离地面的高度为h。如果增大高度h,则下列关于摩托车的说法正确的是( )
A.对侧壁的压力FN增大
B.做圆周运动的周期T不变
C.做圆周运动的向心力Fn增大
D.做圆周运动的线速度增大
考点三 变速圆周运动和一般曲线运动
1.变速圆周运动
(1)受力特点:变速圆周运动中合外力不指向圆心,合力F产生改变速度大小和方向两个作用效果。即
(2)向心力公式:某一点的向心力仍可用Fn=m=mω2r公式求解,只不过v、ω都是指那一点的瞬时物理量。
2.一般曲线运动的处理方法
在分析质点经过曲线上某位置的运动时,把包含该位置的曲线上的一小段看成某个圆周的一部分,对该部分用Fn=m=mω2r求解。只是不同位置对应的“圆周运动”的“圆心”和“半径”不同。
【例5】如图所示,某物体沿光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中,物体的速率逐渐增大,则( )
A.物体的合外力为零
B.物体的合力大小不变,方向始终指向圆心O
C. 物体的合外力就是向心力
D.物体的合力方向始终与其运动方向不垂直(最低点除外)
【习题巩固】
1.(多选)关于匀速圆周运动的向心力,下列说法正确的是( )
A.向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果命名的
B.向心力可以是多个力的合力,也可以是其中的一个力或某一个力的分力
C.对稳定的圆周运动,向心力是一个恒力
D.向心力的效果是改变质点的线速度大小和方向
2.如图所示,小球在细绳的牵引下,在光滑水平桌面上绕绳的另一端O做匀速圆周运动。关于小球的受力情况,下列说法正确的是( )
A.只受重力和拉力的作用
B.只受重力和向心力的作用
C.只受重力、支持力和向心力的作用
D.只受重力、支持力和拉力的作用
3.在水平冰面上,狗拉着雪橇做匀速圆周运动,O点为圆心,能正确地表示雪橇受到的牵引力F及摩擦力Ff的选项是( )
4.如图所示,一圆柱形容器绕其轴线匀速转动,内部有A、B两个物体,均与容器的接触面间始终保持相对静止。当转速增大后(A、B与容器接触面间仍相对静止),下列说法正确的是( )
A.两物体受到的摩擦力都增大
B.两物体受到的摩擦力大小都不变
C.物体A受到的摩擦力增大,物体B受到的摩擦力大小不变
D.物体A受到的摩擦力大小不变,物体B受到的摩擦力增大
5.(多选)如图所示,长为L的细绳一端固定,另一端系一质量为m的小球。给小球一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆,设细绳与竖直方向的夹角为θ。下列说法中正确的是( )
A.小球受重力、绳的拉力和向心力作用
B.小球只受重力和绳的拉力作用
C.θ越大,小球运动的速度越大
D.θ越大,小球运动的周期越大
6.(多选)如图所示,一小球用细绳悬挂于O点,将其拉离竖直位置一个角度后释放,则小球以O点为圆心做圆周运动,运动中小球所需向心力是( )
A.绳的拉力
B.重力和绳拉力的合力
C.重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力
D.绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力
7.如图,两个相同的小球在内表面光滑的漏斗形容器内做水平的圆周运动,甲的位置高于乙的位置。关于它们受到的向心力大小和周期大小,下列关系正确的是( )
A.F甲=F乙 T甲=T乙
B.F甲=F乙 T甲>T乙
C.F甲>F乙 T甲=T乙
D.F甲<F乙 T甲>T乙
8.如图,一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放一块橡皮,橡皮块随圆盘一起转动(俯视为逆时针)。某段时间内圆盘转速不断增大,但橡皮块仍相对圆盘静止,在这段时间内,关于橡皮块所受摩擦力Ff的方向的四种表示(俯视图)中,正确的是( )
9.如图所示,小球通过细线绕圆心O在光滑水平面上做匀速圆周运动。已知小球质量m=0.40 kg,线速度大小v=1.0 m/s,细线长L=0.25 m。
(1)求小球的角速度大小ω;
(2)求细线对小球的拉力大小F;
(3)若细线最大能承受6.4 N的拉力,求小球运行的最大线速度。
6.2 向心力 答案+解析
【基础辨析】
(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)√
【考点梳理】
【例1】解析:选BC。物体做圆周运动就需要有向心力,向心力是由外界提供的,不是物体本身产生的,故A错误;向心力总是与速度方向垂直,不做功、不能改变速度的大小,但改变速度的方向,故B正确;做匀速圆周运动的物体的向心力是以效果命名的,是由物体所受合外力提供的,故C正确;在非匀速圆周运动中,其向心力是由合外力指向圆心的分力提供的,故D错误。
【例2】解析:选BC。对木块进行受力分析可知,木块受到重力、支持力和摩擦力的作用,重力是竖直向下的,支持力是竖直向上的,重力和支持力都在竖直方向上,这两个力为平衡力,只有摩擦力提供了物体做圆周运动的向心力,所以摩擦力的方向应该是指向圆心的,A、D错误,B正确;当圆盘的角速度超过一定数值时,最大静摩擦力不足以提供向心力,则木块将滑动,做离心运动,故C正确。
【例3】解析:(1)如图所示,对人和座椅进行受力分析,图中F为绳子的拉力,
在竖直方向:F cos 37°-mg=0
解得F==750 N。
(2)人和座椅在水平面内做匀速圆周运动,重力和绳子拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律有
mg tan 37°=mω2R
R=d+l sin 37°
联立解得ω= = rad/s。
答案:(1)750 N (2) rad/s
【例4】解析:选D。
对摩托车受力分析,如图所示,摩托车所受合力提供向心力,当h增大后,摩托车做圆周运动的轨道半径增大,侧壁对摩托车的支持力满足F=,可知,随着半径的增大,对侧壁压力FN不变,A错误;根据=mr可知,随着半径的增大,摩托车的运动周期将增大,B错误;摩托车的重力不变,侧壁给的支持力不变,合力不变,合力提供向心力,故向心力不变,C错误;根据=m可知,随着半径的增大,摩托车的线速度也增大,D正确。
【例5】解析:选D。物体做加速曲线运动,合力不为零,A错误;物体做速度大小变化的圆周运动,合力不指向圆心,合力沿半径方向的分力提供向心力,合力沿切线方向的分力使物体速度变大,即除在最低点外,物体的速度方向与合力方向间的夹角为锐角,合力方向与速度方向不垂直,B、C错误,D正确。
【习题巩固】
1.解析:选AB。向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果命名的,A正确;向心力可以是多个力的合力,也可以是其中的一个力或某一个力的分力,B正确;向心力的方向总是指向圆心,方向不断变化,是一个变力,C错误;向心力的效果是改变质点的线速度方向,不改变线速度的大小,D错误。
2.解析:选D。根据题意可知,小球只受重力、支持力和拉力的作用,D正确,A、B、C错误。
3.解析:选C。雪橇做匀速圆周运动,合力指向圆心,提供向心力;滑动摩擦力的方向和相对运动方向相反,故沿切线向后;拉力与摩擦力的合力指向圆心,故拉力指向斜右上方,故C正确,A、B、D错误。
4.解析:选D。容器绕其轴线转动时,两个物体随容器一起转动,以A为研究对象,在水平方向上,容器施加的弹力提供A做圆周运动的向心力;在竖直方向,重力和静摩擦力平衡,所以当转速增大后,物体A受到的摩擦力大小保持不变。以B为研究对象,水平方向的静摩擦力提供向心力,由f=Fn=mω2r得其受到的摩擦力随着转速的增大而增大,故D正确。
5.解析:选BC。向心力是效果力,本题中小球只受到重力与绳的拉力两个力的作用,向心力是由二者的合力提供,或说是由拉力在水平方向上的分力提供,A错误,B正确;由mg tan θ=m=mL sin θ得v=∝、T=2π∝,C正确,D错误。
6.解析:选CD。
分析向心力来源时就沿着半径方向求合力即可,注意作出正确的受力分析图。如图所示,对小球进行受力分析,它受到重力和绳子的拉力作用,向心力是指向圆心方向的合力。因此,它可以是小球所受合力沿绳方向的分力,也可以是各力沿绳方向的分力的合力。
7.解析:选B。
分析小球的受力,如图所示。可知,弹力和重力合力提供向心力,满足mg tan θ=mr,两小球质量相同,故向心力相同,由于甲小球做圆周运动的轨道半径大于乙小球的轨道半径,故甲的周期大于乙的周期,故选项B符合题意。
8.解析:选C。因为圆盘转速不断增大,所以橡皮块将随圆盘一起进行加速圆周运动,此时摩擦力Ff既要提供指向圆心的向心力,又要提供与运动方向相同的切向力,所以合力方向应该在轨道内侧且与速度成锐角,故C正确。
9.解析:(1)小球的角速度大小为:
ω== rad/s=4.0 rad/s;
(2)细线对小球的拉力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
F=m=0.40× N=1.6 N;
(3)细线对小球的拉力提供向心力,根据牛顿第二定律得:Fm=m,
解得:vm= =2.0 m/s。
答案:(1)4.0 rad/s (2)1.6 N (3)2.0 m/s
(
1
)
学科网(北京)股份有限公司
$