2020年高中物理 第五章 曲線運動 第六節(jié) 向心力訓練（含解析）新人教版必修2

向心力A級抓基礎(chǔ)1(2019·永州期末)如圖所示，小球在細繩的牽引下，在光滑水平桌面上繞繩的另一端O做勻速圓周運動關(guān)于小球的受力情況，下列說法正確的是()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解析：根據(jù)題意可知，小球只受重力、支持力和拉力的作用，D正確A、B、C錯誤答案：D2.如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤邊緣處輕放一個小物塊，小物塊隨著圓盤做勻速圓周運動，對小物塊之后情況說法正確的是()A小物塊僅受到重力和支持力的作用B小物塊受到重力、支持力和向心力的作用C小物塊受到的摩擦力產(chǎn)生了向心加速度D小物塊受到的摩擦力一定指向圓盤外側(cè)解析：小物塊受到重力、支持力和靜摩擦力三個力作用向心力由靜摩擦力提供，方向始終指向圓盤中心，故選項C正確，A、B、D錯誤答案：C3.未來的星際航行中，宇航員長期處于零重力狀態(tài)為緩解這種狀態(tài)帶來的不適，有人設(shè)想在未來的航天器上加裝一段圓柱形“旋轉(zhuǎn)艙”，如圖所示當旋轉(zhuǎn)艙繞其軸線勻速旋轉(zhuǎn)時，宇航員站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)圓柱形側(cè)壁上，可以受到與他站在地球表面時相同大小的支持力為達到上述目的，下列說法正確的是()A旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應越大B旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動的角速度就應越小C宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應越大D宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應越小解析：由題意知有mgFm2r，即g2r，因此r越大，越小，且與m無關(guān)，B正確答案：B4一只小狗拉雪橇沿位于水平面的圓弧形道路勻速運動，如圖所示畫出了雪橇受到牽引力F和摩擦力Ff可能方向的示意圖，其中表示正確的圖是()解析：因小狗拉雪橇使其在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，所以雪橇所受的力的合力應指向圓心，故A、B錯誤；又因雪橇所受的摩擦力Ff應與相對運動方向相反，即沿圓弧的切線方向，所以D正確，C錯誤答案：D5.如圖所示，天車下吊著兩個質(zhì)量都是m的工件A和B，系工件A的吊繩較短，系工件B的吊繩較長若天車運動到P處突然停止，則兩吊繩所受的拉力FA和FB的大小關(guān)系為()AFA>FBBFA<FBCFAFBmg DFAFB>mg解析：設(shè)天車原來的速度大小為v，天車突然停止運動，A、B工件都處于圓周運動的最低點，線速度均為v0，又由于Fmgm，故拉力Fmgm，又由于rA<rB，所以FA>FB，A正確答案：A6(多選)如圖所示，長為L的懸線固定在O點，在O點正下方有一釘子C，OC距離為，把懸線另一端的小球m拉到跟懸點在同一水平面上無初速度釋放，小球運動到懸點正下方時懸線碰到釘子，則小球的()A線速度突然增大為原來的2倍B角速度突然增大為原來的2倍C向心加速度突然增大為原來的2倍D懸線拉力突然增大為原來的2倍解析：懸線與釘子碰撞前后，線的拉力始終與小球運動方向垂直，小球的線速度不變，A錯誤；當半徑減小時，由知變大為原來的2倍，B正確；再由an知向心加速度突然增大為原來的2倍，C正確；而在最低點Fmgm，故碰到釘子后合力變?yōu)樵瓉淼?倍，故懸線拉力變大，但不是原來的2倍，D錯誤答案：BC7.系在細線上的小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運動若小球做勻速圓周運動的軌道半徑為R，細線的拉力等于小球重力的n倍，則小球的()A線速度v B線速度v C角速度 D角速度解析：細線的拉力等于小球重力的n倍，即nmgm，解得v，故A、B項錯誤；根據(jù)拉力提供向心力，得nmgmR2，解得，故C正確，D項錯誤答案：C8如圖所示，水平轉(zhuǎn)盤上放有質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點)，連接物體和轉(zhuǎn)軸的繩子長為r，物體與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是其壓力的倍，轉(zhuǎn)盤的角速度由零逐漸增大，求：(1)繩子對物體的拉力為零時的最大角速度；(2)當角速度為 時，繩子對物體拉力的大小解析：(1)當恰由最大靜摩擦力提供向心力時，繩子拉力為零且轉(zhuǎn)速達到最大設(shè)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度為0，則mgmr，得0.(2)當時，0，所以繩子的拉力F和最大靜摩擦力共同提供向心力，此時，F(xiàn)mgm2r，即Fmgm··r，得Fmg.答案：(1)(2)mg9.一個質(zhì)量為m的重物固定在總質(zhì)量為M(包括底座，不包括重物)的電動機的飛輪上，重物到轉(zhuǎn)軸的距離為r，如圖所示為了使放在地面上的電動機不會跳起，電動機飛輪的角速度不能超過()A. B.gC. D. 解析：電動機不脫離地面的條件是，重物轉(zhuǎn)動到最高點時對電動機向上的拉力FT不大于電動機的重力，即臨界條件為FTMg.對重物有mgFTm2r，最大角速度 .答案：AB級提能力10.如圖所示，A、B兩個小球質(zhì)量相等，用一根輕繩相連，另有一根輕繩的兩端分別連接O點和B點，讓兩個小球繞O點在光滑水平桌面上以相同的角速度做圓周運動，若OB繩上的拉力為F1，AB繩上的拉力為F2，OBAB，則()AF1F223 BF1F232CF1F253 DF1F221解析：小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運動，設(shè)角速度為，在豎直方向上所受重力與桌面支持力平衡，水平方向不受摩擦力，繩子的拉力提供向心力由牛頓第二定律，對A球有F2mr22，對B球有F1F2mr12，已知r22r1，聯(lián)立各式解得F1F2，故B正確，A、C、D錯誤答案：B11.質(zhì)量不計的輕質(zhì)彈性桿P插入桌面上的小孔中，桿的另一端套有一個質(zhì)量為m的小球，今使小球在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，且角速度為，如圖所示，則桿的上端受到球?qū)ζ渥饔昧Φ拇笮?)Am2R BmCm D不能確定解析：對小球進行受力分析，小球受兩個力：一個是重力mg，另一個是桿對小球的作用力F，兩個力的合力充當向心力由平行四邊形定則，可得Fm，再根據(jù)牛頓第三定律，可知桿受到球?qū)ζ渥饔昧Φ拇笮镕m.故選項C正確答案：C12.如圖所示，兩繩系一個質(zhì)量為m0.1 kg的小球上面繩長l2 m，兩繩都拉直時與轉(zhuǎn)軸的夾角分別為30°和45°，g取10 m/s2.球的角速度滿足什么條件，兩繩始終張緊？解析：分析兩繩始終張緊的臨界條件當由零逐漸增大時可能出現(xiàn)兩個臨界值：其一：BC恰好拉直，但不受力，此時設(shè)AC繩的拉力為FT1，有FT1cos 30°mg，F(xiàn)T1sin 30°mr1，r1lsin 30°，聯(lián)立可得12.4 rad/s.其二：AC仍然拉直，但不受力，此時設(shè)BC繩的拉力為FT2，有FT2cos 45°mg，F(xiàn)T2sin 45°mr2，r2lsin 30°，聯(lián)立解得23.16 rad/s.所以要使兩繩始終張緊，必須滿足的條件是：24 rad/s3.16 rad/s.答案：2.4 rad/s3.16 rad/s- 6 -