6.2向心力 分层作业 -2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

6.2向心力 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A 层 1．一小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。关于小球的受力，下列说法正确的是（　　） A．小球受到重力和离心力 B．小球受到重力、支持力和向心力 C．小球的向心力是由支持力提供的 D．小球的向心力是由重力和支持力的合力提供的 2．如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10 m，该同学和秋千踏板的总质量约为50 kg。绳的质量忽略不计，当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8 m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为（　　） A．200 N B．400 N C．600 N D．800 N 3．(多选)如图，在水平转台上放置有质量相同的滑块P和Q（可视为质点），它们与转台之间的动摩擦因数相同，P与转轴OO'的距离为r1，Q与转轴OO'的距离为r2，且r1<r2，转台绕转轴OO'以角速度ω匀速转动，转动过程中，两滑块始终相对转台静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是（　　） A．滑块P和Q均受到四个力作用 B．P所受到的摩擦力小于Q所受到的摩擦力 C．若角速度ω缓慢增大，P一定比Q先开始滑动 D．若角速度ω缓慢增大，Q一定比P先开始滑动 4．(多选)如图所示，A、B两个材料相同的物体放在水平旋转的圆盘上，A的质量为m，B的质量为2m，B离轴距离为R，A离轴距离为2R，两物体始终相对盘静止，则（　　） A．A与B的线速度大小之比为2∶1 B．A与B的角速度之比为1∶1 C．A与B的向心加速度大小之比为1∶1 D．在转盘转速增加时，A比B先开始滑动 5．“转碟”是传统的杂技项目。如图所示，质量为的发光物体放在半径为的平板碟子边缘，杂技演员用杆顶住碟子中心，使发光物体随碟子一起在水平面内绕A点做匀速圆周运动。当转盘转动的周期为时，碟子边缘看似一个光环。求： (1)此时发光物体线速度的大小； (2)发光物体受到的摩擦力的大小和方向。 6．如图所示，竖直平面内有一圆弧轨道，其半径。质量的小球从平台边缘A处以的速度水平射出，恰能沿圆弧轨道上P点的切线方向进入轨道内，轨道半径与竖直线的夹角为（不计空气阻力。已知，，）。求： (1)小球从A点到P点所用的时间t； (2)小球从A点到P点之间的水平距离x； (3)若小球沿轨道通过圆弧的最低点B时速度大小为，求小球通过最低点时小球对轨道压力的大小。 B 层 7．2025年9月，杭州超重力场启动全球最大的离心机主机。如图为离心机结构的俯视图，质量均为的模型舱和配重系统通过转臂连接，在水平面内绕竖直转轴以角速度做匀速圆周运动。正常转动时，两者重心到转轴的距离均为，转轴受到的水平作用力为0。若某次实验中，模型舱的重心到转轴的距离增加了，其余条件不变，则转轴受到的水平作用力大小为（　　） A . B． C． D． 8．(多选)如图所示，是探究向心力大小F与质量m、角速度和圆周运动半径r之间关系的实验装置。转动手柄，可使两侧变速塔轮以及长槽和短槽随之匀速转动。皮带分别套在左右两塔轮上的不同圆盘上，可使两个槽内的小球分别以各自的角速度做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的支持力提供，球对挡板的反作用力使弹簧测力筒下降露出标尺。下列说法正确的是（    ） A．根据标尺露出的等分标记，可粗略计算出两小球所受向心力的比值 B．探究向心力的大小F与角速度的关系时，应保持质量m和半径r相同 C．利用该装置只能探究向心力大小F与m、和r之间的关系 D．利用本实验可粗略得到F与m、和r之间的关系为 9．如图所示，传送装置由同一竖直平面内的四分之一圆弧轨道AB、水平轨道BC及倾角的倾斜传送带CD平滑连接而成。已知粗糙圆弧轨道AB的半径，水平轨道BC的长度、与物块P间的动摩擦因数。质量的物块P由A点静止释放，到达B点时速度的大小。传送带CD的长度，物块P相对传送带上行时的动摩擦因数，相对传送带下行时的动摩擦因数（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。物块P可视为质点，忽略空气阻力，取，。 (1)求物块P到达B点时对圆轨道的压力； (2)求物块P到达C点时的速度的大小； (3)若传送带顺时针匀速转动，速度可调节，为使物块P能够到达D点，求的最小值。 C 层 10．如图甲所示，三个物体、和放在水平圆盘上，用两根不可伸长的轻绳分别连接、和、。物体、、与圆心距离分别为、和，已知，，物体、、在一条过圆心的直线上且与圆盘间的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当圆盘以不同角速度绕过圆心的轴匀速转动时，、之间绳中弹力和、之间绳中弹力随的变化关系如图乙所示，取，下列说法正确的是（　　） A．物体的质量 B．物体与圆心距离 C．当角速度为时，圆盘对的静摩擦力大小为 D．当角速度为时，、即将与圆盘发生相对滑动 11．(多选)如图所示，河流某弯道处可视为半径为R的圆弧的一部分。假设河床水平，河道在整个弯道处宽度d和水深h均保持不变，水的流动速度v大小恒定，，河水密度为ρ，忽略流水内部的相互作用力。则在一段极短时间内（　　） A．流水速度改变量的方向沿河道的半径方向 B．流水速度改变量的大小为 C．通过河道某横截面的水的质量为 D．外侧河堤受到的流水冲击产生的压强为 12．如图所示，“Γ”形框架的水平细杆和竖直细杆均光滑，质量分别为、的小金属环用长为的不可伸长的轻质细线连接，分别套在水平细杆和竖直细杆上，水平细杆离地高度为环在水平外力作用下，静止在水平杆末端处，细绳与水平方向夹角为，已知重力加速度为。求： (1)b环对杆的弹力； (2)若撤去环上的水平拉力，让整个装置绕匀速转动，使细线与水平杆间夹角仍为，求此时装置转动的角速度； (3)在第（2）问的情景下，细线突然断开，环马上垂直杆方向脱离，求当环刚落地时，、环之间的距离（金属环落地后不反弹）。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 D B BD ABD B ABD D ACD 1．D 【详解】由于漏斗壁光滑，所以小球受到重力和支持力作用，向心力只是效果力，小球的向心力是由重力和支持力的合力提供。 故选D。 2．B 【详解】在最低点由 知 T=410N 即每根绳子拉力约为410N，故选B。 3．BD 【详解】A．转动过程中，两滑块相对转台静止，滑块P和Q均受到重力、支持力和摩擦力三个力作用，A错误； B．转动过程中，两滑块相对转台静止，两滑块有相同的角速度，都由静摩擦力提供向心力，则有 因两滑块的质量相同，而r1<r2，故，即P需要的向心力小于Q需要的向心力，故B正确； CD．设两滑块与转台的动摩擦因数为，则最大静摩擦力为 则两滑块的最大静摩擦力相同；根据B项分析可知，在没有滑动前，Q所需要的向心力总是大于P所需要的向心力，则Q所受的静摩擦力总是大于P所受的静摩擦力，当角速度ω缓慢增大时，Q先达到最大静摩擦力，则Q一定比P先开始滑动，故D正确，C错误。 故选BD。 4．ABD 【详解】AB．A与B的角速度均等于圆盘的角速度，则有 根据 可得 故AB正确； C．根据 可得 故C错误； D．由静摩擦力提供向心力可得 可得A与B所受摩擦力大小相等，最大静摩擦力 A的质量小，最大静摩擦力小，所以A比B先滑动，故D正确。 故选ABD。 5．(1) (2)方向始终指向圆心。 【详解】（1）发光物体运动的线速度大小为 （2）发光物体受到的静摩擦力提供所需的向心力，根据牛顿第二定律可得，发光物体受到的静摩擦力大小为 联立解得 方向始终指向圆心。 6．(1)0.8s (2)4.8m (3)68N 【详解】（1）从A到P过程中，小球做平抛运动，有， 解得 （2）在水平方向上有 解得 （3）通过B点时，根据牛顿第二定律，有 解得 由牛顿第三定律可知，小球通过最低点时对轨道压力的大小为。 7．B 【详解】若某次实验中，模型舱的重心到转轴的距离增加了，其余条件不变，以配重系统为对象，水平方向根据牛顿第二定律可得 以模型舱为对象，水平方向根据牛顿第二定律可得 以转臂为对象，可得转轴对转臂的水平作用力大小为 其中， 可得 则转轴受到的水平作用力大小为。 故选B。 8．ABD 【详解】A．小球做匀速圆周运动，其向心力由挡板对小球的支持力提供，球对挡板的反作用力使弹簧测力筒下降露出标尺，根据标尺露出的等分标记，可粗略计算出两小球所受向心力的比值，故A正确； B．根据控制变量法，探究向心力的大小F与角速度的关系时，应保持质量m和半径r相同，故B正确； C．利用该装置除能探究向心力大小F与m、和r之间的关系外，也能探究向心力大小F与周期之间的关系，故C错误； D．利用本实验可粗略得到F与m、和r之间的关系为，故D正确。 故选ABD。 9．(1)，方向竖直向下 (2) (3) 【详解】（1）在B点对轨道的压力大小为，轨道对物块的支持力 代入数据得 由牛顿第三定律，物块对轨道的压力 压力方向竖直向下 （2）物块在水平轨道上运动，由牛顿第二定律得 解得 由运动学公式得 解得物块到达C点时的速度大小 （3）物块在CD段的受力分两种情况：当，相对上行，加速度 其方向沿传送带向下；当，相对下行，加速度 方向沿传送带向下。物块从减速到阶段 若物块P从减速运动能够到达D点，则，有 位移满足 代入相关数据并推导得到 当时，取最小值，为 10．D 【详解】A．根据题中条件无法求出A的质量，A错误； B．由图乙可知，B、C绳中先出现弹力，根据 当时， 当时， 代入数据解得，,B错误； C．当角速度为1rad/s时, 由图可知 B、C间绳的拉力均为1N，对B只有摩擦力提供向心力 有,选项C错误； D．根据题图可得 A、B即将与圆盘发生滑动时，满足 代入、可得 解得，D正确。 故选D。 11．ACD 【详解】A．根据题意可知，流水做匀速圆周运动，水流所受外力的合力方向指向圆心，即流水的加速度方向沿半径指向圆心，即流水速度改变量的方向沿半径指向圆心，A正确； B．由于，结合上述，向心加速度 根据加速度的定义式有 联立解得，B错误； C．极短时间内流过截面的水流质量为，C正确； D．令外侧河堤对内流过截面的水流的冲击力为，则由牛顿第二定律有 根据牛顿第三定律有 则外侧河堤受到的流水冲击产生的压强为 联立解得，D正确。 故选ACD。 12．(1)，方向垂直ON杆向右 (2) (3) 【详解】（1）环静止，由平衡条件可知杆对b环的弹力 解得 根据牛顿第三定律可知b环对杆的弹力为4mg，方向垂直ON杆向右。 （2）对环，由平衡条件可知细绳的弹力 解得 对，根据牛顿第二定律有 解得 （3）在（2）情境下，环的线速度大小为 解得 线断开后，环做自由落体运动，下落时间为，有 解得 在此时间内，环沿线速度方向做平抛运动的水平位移 解得 环和环下落相同的高度，此时离地的高度为 a、距离的水平面投影为 、环之间的距离 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $