《2020版新教材高中物理 3.2.1 向心力與向心加速度課堂檢測（含解析）魯教版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2020版新教材高中物理 3.2.1 向心力與向心加速度課堂檢測（含解析）魯教版必修2（3頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、向心力與向心加速度
1.關于向心加速度,下列說法中正確的是 ( )
A.向心加速度是描述線速度變化快慢的物理量
B.向心加速度只改變線速度的方向,不改變線速度的大小
C.向心加速度大小恒定,方向時刻改變
D.向心加速度的大小也可以用a=來計算
【解析】選B。加速度是描述速度變化快慢的物理量,而向心加速度是描述線速度方向變化快慢的物理量,故A錯誤,B正確。根據向心加速度的計算公式a=可知,只有勻速圓周運動的向心加速度大小才恒定,故C錯誤。圓周運動的加速度是時刻改變的,向心加速度是瞬時加速度而不是平均加速度,故不能用a=來計算,只能用a=或a=rω2=r=(2πf)2r來計算,故D錯
2、誤。
2.如圖所示,一圓盤可繞一通過圓心且垂直于盤面的豎直軸轉動,在圓盤上放一塊橡皮,橡皮塊隨圓盤一起轉動(俯視為逆時針)。某段時間圓盤轉速不斷增大,但橡皮塊仍相對圓盤靜止,在這段時間內,關于橡皮塊所受合力F的方向的四種表示(俯視圖)中,正確的是 ( )
【解析】選C。橡皮塊做加速圓周運動,合力不指向圓心,但一定指向圓周的內側;由于做加速圓周運動,速率不斷增加,故合力與速度的夾角小于90°,選項C正確。
3.如圖所示,在水平轉動的圓盤上,兩個完全一樣的木塊A、B一起隨圓盤做勻速圓周運動,旋轉的角速度為ω,已知A、B木塊所在的兩點到圓盤中心O的距離為rA和rB,則兩木塊的向心力之
3、比為 ( )
A.rA∶rB B.∶
C.∶ D.∶
【解析】選A。木塊A、B在繞O點旋轉的過程中,是木塊與圓盤間的靜摩擦力提供了向心力,因兩木塊旋轉的角速度ω等大,質量一樣,由向心力公式F=mrω2得FA=mrAω2 ①
FB=mrBω2 ②
由①②兩式得FA∶FB=rA∶rB,故答案應選A。
4.兒童樂園中,一個質量為15 kg的小孩騎在旋轉木馬上隨木馬一起在水平面內勻速轉動。已知轉軸距木馬5 m遠,每10 s轉1圈,把小孩的轉動看作勻速圓周運動。(π2取10)求:
(1)小孩轉動的角速度的大小。
(2)小孩轉動的向心加速度的大小。
4、
(3)小孩轉動的向心力的大小。
【解析】(1)小孩轉動的角速度為:ω== rad/s=0.2π rad/s
(2)根據a=ω2r得小孩轉動的向心加速度為:a=(0.2π)2×5 m/s2=2 m/s2
(3)根據F=mω2r得,F=15×(0.2π)2×5 N=30 N
答案:(1)0.2π rad/s (2)2 m/s2 (3)30 N
情境:太空探索是當前各大國都在花重金打造的項目,但在星際航行中,宇航員長期處于零重力狀態(tài),從而導致宇航員身體不適,為緩解這種不適,有人設想在未來的航天器上加裝一段圓柱形“旋轉艙”,如圖所示。當旋轉艙繞其軸線勻速旋轉時,宇航員站在旋轉艙內圓柱形側壁上,可以感受到與他站在地球表面時相同大小的支持力。
問題:(1)為達到上述目的,如果使轉動角速度小一些,對旋轉艙的半徑有什么要求?
(2)旋轉艙大小的設計與宇航員的質量有無關系?為什么?
【解析】(1)宇航員在艙內受到的支持力與他站在地球表面時受到的支持力大小相等,mg=mrω2,即g=rω2,可見ω越小,r就應越大;
(2)從(1)結果可知宇航員隨艙旋轉角速度大小與宇航員質量無關。根據g=rω2可知,艙體大小與旋轉角速度有關,與宇航員質量無關。
答案:(1)旋轉艙的半徑應增大。
(2)見解析。
- 3 -
2020版新教材高中物理 3.2.1 向心力與向心加速度課堂檢測（含解析）魯教版必修2
