6.2 向心力 同步练习-2026-2027学年高一下学期物理人教版必修第二册

**基本信息** 本同步练习通过“基础训练+综合素质提升练”分层设计，聚焦向心力概念理解、来源分析、定量计算及实验探究，梯度递进巩固物理观念，培养科学思维与模型建构能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础训练|向心力定义及特征、来源分析、定量计算、实验探究|选择/填空题为主，结合链球运动、无人机表演等生活情境，强化物理观念与科学推理| |综合素质提升练|多力合成提供向心力、临界状态分析、实际问题综合应用|多选+计算题，如双绳模型、汽车转弯等复杂情境，提升科学论证与质疑创新能力|

6.2向心力 姓名：___________班级：___________ { 基础训练 } 【题型Ⅰ】向心力的定义及特征 1．链球运动员用链子拉着链球旋转在水平面做匀速圆周运动，在此过程中，运动员的手和链球的运动轨迹都可以近似为圆，不计空气阻力。关于手和球的位置关系，下面四幅图中正确的是（     ） A． B． C． D． 2．2026年春节期间，2026架无人机亮相南阳卧龙岗，以“骏马贺岁春满南都”为主题贺新春，点亮了飞龙潭的夜空。若一架无人机以恒定速率沿圆弧飞行，完成灯光造型，对于该无人机沿圆弧运动的过程，下列说法正确的是（     ） A．速度恒定不变 B．受到的合外力恒定不变 C．在相同时间内的位移相同 D．相同时间内与圆心连线扫过的面积相等 3．如图a所示，将陶瓷粗坯固定在绕竖直轴转动的水平转台上，用刀旋削，使坯体厚度适当，表里光洁。对应的简化模型如图b所示，粗坯的对称轴与转台转轴OO′重合。当转台转速恒定时，关于粗坯上P、Q两质点，下列说法正确的是（     ） A．ωP＞ωQ B．vP=vQ C．一个周期内，P通过的位移大小与Q的相同 D．同一时刻P所受合力的方向与Q的相同 【题型Ⅱ】向心力的来源 4．如下图所示，半径为r的圆筒A绕竖直中心轴匀速转动，筒的内壁上有一个质量为m的物体B。物体B一边随圆筒A转动，一边以竖直向下的加速度a下滑。若物体与筒壁间的动摩擦因数为，在此过程中，B运动的所需向心力由___________提供（选填“重力”、“弹力”或“摩擦力”），圆筒A转动的角速度为___________。 5．如图所示，把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（    ） A．小球受到重力、支持力和向心力的作用 B．小球所受重力和支持力的合力提供向心力 C．小球在漏斗壁上不同高度做匀速圆周运动时，向心加速度大小不同 D．小球在漏斗壁上不同高度做匀速圆周运动时，半径越大角速度越大 6．如图所示，一个小球在细线的牵引下，绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动，其向心力（     ） A．由细线的拉力提供 B．方向与速度方向相反 C．方向与速度方向相同 D．由桌面对小球的支持力提供 【题型Ⅲ】向心力的计算 7．如图所示，半径为的洗衣机滚筒绕竖直轴转动，衣服紧贴筒壁随洗衣机一同转动且不与筒底接触，已知衣服与筒壁间的动摩擦因数为，重力加速度为，衣服与筒壁始终保持相对静止，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则滚筒转动的角速度至少为__________；若滚筒以更大的角速度转动，物块受到的摩擦力__________。（选填“增大”、“不变”或“减小”）。 8．在半径为的飞轮边缘固定一个质量的小螺丝钉，当飞轮转速为时，小螺丝钉跟随飞轮转动的向心力大小为（可能用到）（　　） A． B． C． D． 9．如图为某中学某班学生以整齐的步伐跑操，假设在通过圆形弯道时，每一列的连线沿着跑道；每一排的连线是一条直线且必须与跑道垂直；在跑操过程中，每位同学之间的间距保持不变。则下列说法正确的是（     ） A．同一排的学生的角速度相同 B．同一排的学生的线速度相同 C．同一列的学生的线速度相同 D．同一列的学生受到的向心力相同 【题型Ⅳ】实验：探究向心力与半径、角速度、质量的关系 10．“探究向心力大小的表达式”的实验装置如图甲所示。已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1∶2∶1，变速塔轮自上而下有如图乙所示三种组合方式传动。实验时转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮转动，槽内的小球也随着做圆周运动，挡板对小球的压力提供向心力，小球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒下降，从而露出标尺，标尺上红白相间的等分格数之比就显示出两个小球所受向心力的比值。 (1)这个实验主要采用的方法是______； A．等效替代法 B．控制变量法 C．理想实验法 D．演绎推理法 (2)若探究向心力与圆周运动轨道半径的关系时，将传动皮带调至第一层左右塔轮，然后将质量相等的两个小球分别放置在挡板______处（选填“A和B”、“A和C”、“B和C”）； (3)若传动皮带连接第二层左右塔轮，此时两小球做圆周运动的角速度大小之比为______； (4)若选用质量相等的两小球分别置于A和C进行实验，将传动皮带调制第三层左右塔轮，发现左右标尺上露出的红白相间等分格数之比为______。 { 综合素质提升练 } 11．（多选）如图所示，在竖直的转轴上，a、b两点间距为0.4m，细线ac长0.5m，bc长0.3m，在c点系一质量为m的小球，在转轴带着小球转动的过程中，下列说法正确的是（     ） A．转速较小时，ac受拉力，bc松弛 B．bc刚好拉直时，ac中拉力为1.25mg C．bc拉直后转速增大，ac拉力增大 D．bc拉直后转速增大，ac拉力不变 12．（多选）如图所示，A、B两个小球质量相等，用一根轻绳相连，另有一根轻绳的两端分别连接O点和小球B。让两个小球绕O点在光滑水平桌面上以相同的角速度做匀速圆周运动。若绳上的拉力大小为，绳上的拉力大小为，，则（     ） A．A球的向心力大小为，B球的向心力大小为 B．A球的向心力大小为，B球的向心力大小为 C． D． 13．（多选）一质量为2.0×103kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104N，当汽车经过半径为80m的弯道时，下列判断正确的是（     ） A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B．汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为1.4×104N C．汽车转弯的速度为20m/s时汽车不会发生侧滑 D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2 14．清代乾隆的《冰嬉赋》用“躄躠”（可理解为低身斜体）二字揭示了滑冰的动作要领。短道速滑世界纪录由我国运动员武大靖创造并保持。在其创造纪录的比赛中 (1)武大靖从静止出发，先沿直道加速滑行，前进时的速度为8m/s。该过程可视为匀加速直线运动，求此过程加速度大小； (2)武大靖途中某次过弯时的运动可视为半径为10m的匀速圆周运动，速度大小为10m/s，已知武大靖的质量为60kg，求此次过弯时所需的向心力大小； (3)武大靖通过侧身来调整身体与水平冰面的夹角，使场地对其作用力指向身体重心而实现平稳过弯，如图所示。武大靖在某次过弯时身体与水平面的夹角，转弯半径为20m，求过弯速度的大小。（不计空气阻力，重力加速度大小取） 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 1．B 【详解】从水平投影看，链子拉力指向手，拉力的水平分力提供球做匀速圆周运动的向心力，方向指向轨迹圆心。因此手、球和轨迹圆心在同一直线上，且手在球与圆心之间。 故选B。 2．D 【详解】A．速度是矢量，匀速圆周运动的速度大小不变，但速度方向沿轨迹切线不断改变，故A错误； B．匀速圆周运动所受合外力充当向心力，其方向始终指向圆心，随位置改变，因此合外力不恒定，故B错误； C．相同时间内无人机通过的弧长相等，位移大小相等，但位移方向一般不同，因此位移不相同，故C错误； D．匀速圆周运动的角速度恒定，相同时间内转过的圆心角相等；轨道半径不变，圆心连线扫过的面积 相等，故D正确。 故选D。 3．C 【详解】A．粗坯与转台固定并绕同一竖直轴转动，粗坯上各质点的角速度相同，即，故A错误； B．点到转轴的距离大于点到转轴的距离，由，可知，故B错误； C．经过一个周期，、两质点均回到各自的初始位置，位移均为零，故C正确； D．两质点均做匀速圆周运动，所受合力均指向转轴，图示时刻两者位于转轴两侧，合力方向不同，故D错误。 故选C。 4． 弹力 【详解】[1][2]物体随圆筒转动，在水平面内做匀速圆周运动，竖直方向向下做匀加速直线运动。对物体受力分析，水平方向受到筒壁指向圆心的弹力，竖直方向受到向下的重力和向上的滑动摩擦力。水平方向上，只有弹力指向圆心，故运动所需向心力由弹力提供。竖直方向上，根据牛顿第二定律有 解得 根据滑动摩擦力公式 可得弹力 由向心力公式 联立解得 即 5．B 【详解】AB．向心力不是“性质力”，不能直接说小球受向心力。小球受到重力、支持力的合力提供小球做圆周运动的向心力，或表述为弹力的水平方向分力提供向心力，A错误，B正确； C．设漏斗倾角为θ，对小球做受力分析 竖直方向 水平方向为定值，则向心加速度为定值，C错误； D．根据向心力与角速度的关系，向心力为定值时，半径越大角速度越小，D错误。 故选B。 6．A 【详解】小球绕光滑桌面上的图钉做匀速圆周运动，小球受重力、支持力和拉力的作用，细线的拉力是小球受到的合力，提供向心力，方向指向圆心，与速度方向垂直。 故选A。 7． 不变 【详解】[1]静摩擦力刚好达到最大时，衣服受到重力、摩擦力、筒壁施加的压力共三个力作用，其中筒壁施加的压力提供做圆周运动的向心力，有， 解得洗衣机转动的角速度至少为 [2]衣服受到的摩擦力总等于衣服的重力，可知增大洗衣机的转速，衣服受到的摩擦力不变。 8．A 【详解】小螺丝钉随飞轮做匀速圆周运动，向心力公式为，其中角速度与转速的关系为 代入得向心力的推导式 代入，，， 解得 故选A。 9．A 【详解】A．每一排的连线是一条直线且必须与跑道垂直，相同时间内转过的角度相同，因此角速度相同，故A正确； B．线速度，同一排学生转动半径不同，因此线速度大小不同，因此线速度不同，故B错误； C．同一列学生沿弯道切线方向排列，转动半径相同，因此线速度大小相等，但不同位置线速度的方向不同，因此线速度不同，故C错误； D．向心力，同一列学生、相同，但不同学生质量不一定相等，且向心力方向不同，因此向心力不同，故D错误。 故选 A。 10．(1)B (2)B和C (3)1∶2 (4)1∶9 【详解】（1）本实验通过控制变量法分别研究向心力与质量、半径和角速度之间的关系，保持其中两个物理量不变，探究向心力与第三个物理量的关系，故选B。 （2）探究向心力与圆周运动轨道半径的关系时，应控制两小球的质量和角速度相同，改变轨道半径，皮带调制第一层时，左右两塔轮半径相同，因为皮带传动边缘线速度大小相等，所以两塔轮的角速度相同，满足相同的条件，由于挡板、、处的轨迹半径之比为，且、在左侧长槽，在右侧短槽，应将小球分别放置在挡板和处，此时两球的轨道半径不同，可以探究向心力与半径的关系。 （3）皮带连接第二层左右塔轮，左塔轮半径为，右塔轮半径为，因皮带传动边缘线速度大小相等，根据 可得 解得两小球做圆周运动的角速度大小之比为。 （4）选用质量相等的两小球分别置于和处，此时两球的轨道半径相等，即 皮带调制第三层左右塔轮，左塔轮半径为，右塔轮半径为，同理可得两小球的角速度大小之比为 根据向心力公式 可知两球受到的向心力之比为 故左右标尺上露出的红白相间等分格数之比为。 11．ABD 【详解】A．转速较小时，小球在细线的拉力和重力作用下做圆周运动，转动半径较小，、两点间的距离小于，故细线松弛，故A正确； B．细线刚好拉直时，沿水平方向，设细线与竖直方向的夹角为，由几何关系有 此时细线的拉力为零，由竖直方向的平衡条件有 解得，故B正确； CD．细线拉直后，小球的转动半径以及细线与竖直方向的夹角均不变。细线沿水平方向，竖直方向有 所以保持不变；水平方向有 转速增大时增大，故C错误，D正确。 故选ABD。 12．BD 【详解】AB．设两个小球质量均为，角速度为，，因此的转动半径，的转动半径 对球：做匀速圆周运动的向心力仅由绳的拉力提供，因此的向心力大小为，由牛顿第二定律可得 对球：绳拉力指向圆心，绳拉力背离圆心，向心力由合力提供，因此的向心力大小为，由牛顿第二定律可得，故A错误，B正确； CD．将代入，得 因此拉力比值，故C错误，D正确。 故选BD。 13．CD 【详解】A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和牵引力，其中摩擦力提供向心力，故A错误； B．汽车转弯的速度为20m/s时，根据向心力公式得，故B错误； C．根据B选项可知，汽车转弯的速度为20m/s时，向心力小于最大静摩擦力，所以汽车不会侧滑，故C正确； D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过，故D正确。 故选CD。 14．(1) (2) (3) 【详解】（1）设武大靖运动过程的加速度大小为，根据运动学公式有 解得 （2）根据题意，由公式可得，过弯时所需的向心力大小 （3）设场地对武大靖的作用力大小为，受力如图所示 根据牛顿第二定律可得 解得 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 $