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

**基本信息** 分层为基础巩固练（8题）和能力提升练（8题），题量1:1，从概念辨析到综合应用，结合实验与生活情境，培养物理观念和科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固练|向心力概念、实验操作（控制变量法）、简单应用|以概念辨析（如向心力性质）和实验题（如探究质量关系）为主，强化物理观念| |能力提升练|综合计算、临界状态、复杂情境|结合生活实例（如脱水筒）和多体问题（如溜冰运动员），提升科学思维（模型建构、科学推理）|

6.2 向心力 分层练习 【基础巩固练】 1．用图示装置探究“角速度、半径一定时，向心力与质量的关系”，下列操作正确的是（　　） A．将质量不同的小球分别放在挡板A和C上 B．将质量相同的小球分别放在挡板A和C上 C．将质量不同的小球分别放在挡板B和C上 D．将质量相同的小球分别放在挡板B和C上 2．下列关于向心力的叙述中，不正确的是 （     ） A．匀速圆周运动中向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力 B．做匀速圆周运动的物体，除了受到别的作用力外，还受到一个向心力的作用 C．向心力只改变物体线速度的方向，不改变物体线速度的大小 D．向心力可以由某个力来提供，也可以由某几个力的合力来提供，或者某一个力的分力来提供 3．转笔是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动，如图所示。转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多物理知识，假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动，有关该同学转笔中涉及到的物理知识，下列叙述正确的是（　　） A．笔杆上的点离O点越远，角速度越大 B．笔杆上的点离O点越近，做圆周运动的向心加速度越大 C．笔杆上的各点做圆周运动的向心力是由手的摩擦力提供的 D．笔杆上离转轴距离相等的各点，做圆周运动的线速度相同 E．若该同学使用钢笔，钢笔中的墨水有可能因快速转动被甩出 4．在空间站中，航天员长期处于失重状态，为缓解这种状态带来的不适，科学家设想建造一种环形空间站，如图所示。圆环绕中心匀速旋转，航天员站在旋转舱内的侧壁上，可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力。已知地球表面的重力加速度为g，圆环的半径为r，航天员可视为质点，为达到目的，旋转舱绕其轴线匀速转动的角速度应为（     ） A． B． C． D． 5．如图所示是向心力演示仪的实验装置和三层塔轮的尺寸关系，在探究“向心力大小与半径的关系”的实验中，把两个质量相等的小钢球分别放在长槽和短槽内，摇动手柄前应将皮带置于（　　） A．第一层塔轮 B．第二层塔轮 C．第三层塔轮 D．都可以 6．在“探究向心力大小的表达式”实验中我们常用控制变量法，利用如图所示的向心力演示器进行研究。此时正在探究的关系是（　　） A． B． C． D． 7．如图所示，小物块沿光滑圆弧轨道由最高点滑到最低点过程中速率逐渐增大，则小物块所受的合力（　　） A．大小为零 B．大小不变，方向始终指向圆心O C．提供向心力 D．方向始终与其运动方向不垂直最低点除外 8．如图所示，内壁光滑的锥形圆筒固定在水平地面上，小球沿内壁在某一水平面内做匀速圆周运动，则小球的向心力（     ） A．由重力提供 B．由支持力提供 C．由重力和支持力的合力提供 D．始终不变 【能力提升练】 9．如图所示，向心力演示器中两钢球质量相等，分别放入半径比为的长槽和短槽中。实验中通过标尺上露出的等分标记观察到两个小球所受向心力大小的比值为。则（　　） A．两球线速度大小之比为 B．两球角速度大小之比为 C．两球向心加速度大小之比为 D．与皮带相接触的变速塔轮的半径之比为 10．波轮洗衣机中的脱水筒在脱水时，衣服紧贴在筒壁上做匀速圆周运动而未滑动。当脱水筒的转速缓慢增大时，衣服相对原位置将（     ） A．仍保持不滑动 B．缓慢向上滑动 C．缓慢向下滑动 D．先缓慢向上滑动后缓慢向下滑动 11．如图所示，西游乐园的数百架无人机组成的“春”字形灯在空中匀速转动。若其中一架无人机在水平面内做匀速圆周运动，该无人机（　　） A．仅受重力 B．处于平衡状态 C．周期不变 D．速度保持不变 12．陈同学在学习完圆周运动知识后对修正带的内部结构进行研究。修正带通过两个齿轮的相互咬合进行工作，其原理可简化为图乙，修正带盘固定在大齿轮的转轴上，大、小齿轮相互咬合，齿数之比为2:1。图中a、b点分别位于大、小齿轮的边缘，c点位于大齿轮的转轴半径中点。当修正带被匀速拉动进行字迹修改时（   ） A．a、b点的线速度大小之比为2:1 B． a、c点的角速度大小之比为1:2 C．b、c点的角速度之比为2:1 D．b、c点的向心力大小之比为1:4 13．如图所示，甲、乙两名溜冰运动员，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演。已知甲的质量，乙的质量，两人相距0.9m，弹簧秤的示数为96N，则下列判断正确的是（不计摩擦）（   ） A．两人的线速度大小相等，为0.4m/s B．两人的角速度相等，为3rad/s C．两人的运动半径相等，为0.45m D．运动半径不相等，甲为0.3m，乙为0.6m 14．如图所示静止于水平地面的箱子内有一粗糙斜面，将物体无初速放在斜面上，物体将沿斜面下滑。若要使物体相对斜面静止，下列情况中不可能达到要求的是（　　） A．使箱子沿水平方向做匀加速直线运动 B．使箱子沿竖直向上的方向做匀加速直线运动 C．使箱子沿竖直向下的方向做匀加速直线运动 D．使箱子沿水平面内的圆轨道做匀速圆周运动 15．如图所示，一只可视为质点的蚂蚁在半球形碗内，缓慢地从碗底往上爬，在爬行过程中，下列说法正确的是（     ） A．碗对蚂蚁的摩擦力逐渐减小 B．碗对蚂蚁的摩擦力逐渐增大 C．碗对蚂蚁的作用力逐渐减小 D．碗对蚂蚁的作用力逐渐增大 16．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 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 5 6 7 8 9 10 答案 A B E B A B D C D A 题号 11 12 13 14 15 16 答案 C C D B B A 1．A 【详解】探究“角速度、半径一定时，向心力与质量的关系”时，要保持角速度和运动半径一定，改变小球的质量，则应将质量不同的小球分别放在挡板A和C上。 故选A。 2．B 【详解】A．匀速圆周运动中向心力方向始终沿半径指向圆心，方向随运动不断变化，力是矢量，因此向心力是变力，故A正确； B．向心力是按力的作用效果命名的效果力，并非物体实际受到的性质力，受力分析时不能额外添加向心力，它只能由其他力的合力或分力提供，故B错误； C．向心力方向始终与线速度方向垂直，由功率公式 时， 即向心力不对物体做功，因此只改变线速度的方向，不改变线速度的大小，故C正确； D．向心力的来源有多种形式，可以由单个力提供，如万有引力提供环绕天体的向心力，可以由几个力的合力提供，也可以由某个力的分力提供，故D正确。 题干要求选择不正确的，故选B。 3．E 【详解】A．笔杆上的各个点都做同轴转动，所以角速度是相等的，故A错误； B．由向心加速度公式an＝ω2R，笔杆上的点离O点越近的，做圆周运动的向心加速度越小，故B错误； C．笔杆上的点并不都与手接触，故各点不都与手存在摩擦，因此不应该都是由手的摩擦力提供向心力，故C错误； D．笔杆上离转轴距离相等的各点，做圆周运动的线速度方向不同，故D错误； E．当转速过大时，当提供的向心力小于需要的向心力，钢笔中的墨水有可能做离心运动被甩出，故E正确。 故选E。 4．B 【详解】由图可知，环形空间站绕中心匀速转动，航天员站在旋转舱内侧壁上，随空间站一起做半径为的匀速圆周运动。 航天员所受侧壁支持力提供向心力，为使支持力大小与地球表面重力大小相同，应有。 航天员做匀速圆周运动时，向心力满足，联立得，解得。 故选B。 5．A 【详解】把两个质量相同的小钢球分别放在长槽和短槽内，表明两个小球的质量相同，做圆周运动的半径不同；皮带处于塔轮第一层，线速度相同，塔轮的半径相同，根据 ，两个小球的角速度相同；其他情况两个小球的角速度不相同。根据 ，两个小球的质量和角速度相同，由此可以探究向心力大小与轨道半径的关系，故A正确，BCD错误。 故选A。 6．B 【详解】本实验采用控制变量法探究向心力和各物理量的关系，根据向心力公式分析不变量：图中两个小球都是铝球，质量相等；两个塔轮由皮带连接，本题中两个塔轮的半径相等则角速度相等；两个小球做圆周运动的转动半径不相等。实验控制了质量、角速度不变，改变转动半径，因此正在探究向心力和转动半径的关系。 故选B。 7．D 【详解】A．据题知，物体做圆周运动，一定有外力提供向心力，合力一定不为零，故A错误。 BCD．物体做圆周运动，一定有指向圆心的分力提供向心力，物体的速率增大，一定有沿圆弧切线方向的分力，根据平行四边形定则可知，物体的合力方向始终与其运动方向不垂直最低点除外，故BC错误，D正确。 故选D。 8．C 【详解】小球在水平面内做匀速圆周运动，受到重力和内壁的支持力两个力作用，其合力方向沿水平方向指向圆心，提供小球做圆周运动的向心力。 故选C。 9．D 【详解】A．根据 解得 则 故A错误； B．根据 解得 则 故B错误； C．根据 解得 则 故C错误； D．根据 解得 解得 故D正确。 故选D。 10．A 【详解】对衣服进行受力分析：竖直方向受重力和筒壁的静摩擦力，水平方向受筒壁的支持力，支持力提供匀速圆周运动的向心力。当脱水筒转速缓慢增大时，角速度增大，筒壁对衣服的支持力增大，最大静摩擦力也随之增大；而平衡重力所需的摩擦力仍为mg。因此衣服更不容易向下滑动，仍能相对筒壁保持静止。 故选A。 11．C 【详解】A．无人机在水平面内做匀速圆周运动，无人机受重力和空气作用力，二者的合力提供向心力，故A错误； B．匀速圆周运动具有向心加速度，合力不为零，不处于平衡状态，故B错误； C．匀速圆周运动的角速度恒定，周期保持不变，故C正确； D．速度大小不变，但方向时刻改变，因此速度是变化的，故D错误。 故选C。 12．C 【详解】A．大、小齿轮同缘传动，边缘点的线速度大小相等，即a、b点的线速度大小之比为，故A错误； B．a、c点同轴转动，所以a、c点的角速度大小之比为，故B错误； C．大、小齿轮齿数之比为，则大、小齿轮的半径之比为，根据，由于a、b点的线速度大小相等，则a、b点的角速度之比为 则b、c点的角速度之比为，故C正确； D．根据，由于b、c点做圆周运动的半径相等，则b、c点的向心加速度大小之比为，故D错误。 故选C。 13．D 【详解】弹簧秤对甲、乙两名运动员的拉力提供向心力，则有 由于甲、乙两名运动员面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，所以， 而且 代入数据可以得到， 将数据代入得 根据线速度 得， 故选D。 14．B 【详解】A．由题意可知，物体无初速放在斜面上将沿斜面下滑，对物体受力分析，根据牛顿第二定律有，即 当箱子沿水平方向做匀加速直线运动时，若加速度a水平向右，且大小满足 对物体受力分析，物体受重力和支持力 ，竖直方向合力为零。此时物体所需摩擦力 物体可以相对斜面静止。故A错误； B．当箱子沿竖直向上的方向做匀加速直线运动时，加速度竖直向上。物体在水平方向加速度为零，合力为零。设支持力为，摩擦力方向沿斜面向上，大小为，则有 ， 若要物体相对斜面静止，需满足 ，即 这与已知条件矛盾，说明物体必然相对斜面下滑。故B正确； C．当箱子沿竖直向下的方向做匀加速直线运动时，若加速度 ，物体处于完全失重状态，支持力为零，摩擦力为零。物体只受重力，加速度为 g，与箱子加速度相同，物体相对斜面静止。故C错误； D．当箱子沿水平面内的圆轨道做匀速圆周运动时，物体具有水平指向圆心的向心加速度。与A选项情况类似，当向心加速度大小 时，物体所受重力和支持力的合力恰好提供向心力，摩擦力为零，物体相对斜面静止。故D错误。 故选B。 15．B 【详解】AB．设蚂蚁所在位置与半球形碗球心的连线与竖直方向的夹角为，蚂蚁缓慢爬行，处于受力平衡状态，对蚂蚁进行受力分析，根据平衡条件沿半球形碗切线方向和法线方向分别有， 蚂蚁从碗底往上爬的过程中，夹角逐渐变大，则变大，变小，分析可知摩擦力逐渐增大，支持力逐渐减小，故A错误，B正确； CD．碗对蚂蚁的作用力是支持力和摩擦力的合力，由于蚂蚁缓慢爬行，始终处于受力平衡状态，根据平衡条件可知，碗对蚂蚁的作用力与蚂蚁的重力等大反向，大小保持不变，故CD错误。 故选B。 16．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。 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 $