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高一物理《2.2 圆周运动的向心力基础训练题(教科版)》

来源:101教育网整理 2018-04-02 字体大小: 分享到:

22圆周运动的向心力基础训练题(教科版)

[1]

物体做一般圆周运动时,关于向心力的说法中正确的是(    )

①向心力是产生向心加速度的力

 ②向心力是物体受到的合外力  ③向心力的作用是改变物体速度的方向 ④物体做匀速圆周运动时,受到的向心力是恒力

A

.① B.①③ C.③ D.②④

[2]

关于质点的匀速圆周运动,下列说法中正确的是(    )

A

.由可知,ar成反比   B.由a=ω2r可知,ar成正比

C

.由v=ωr可知,ωr成反比 D.由ω=2πf可知,ωf成正比

[3]

下列关于匀速圆周运动的说法中正确的是(    )

A

.向心力始终指向圆心,因此向心力是恒力

B

.向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小

C

.匀速圆周运动是一种变速曲线运动

D

.向心力可单独由摩擦力提供

[4]

一小球被细绳拴着,在水平面内做半径为R的匀速圆周运动,向心加速度大小为a,那么(    )

A

.小球运动的角速度ω

B

.小球在时间t内通过的路程s=t

C

.小球做圆周运动的周期T2π

D

.小球在时间t内可能发生的最大位移为2R

[5]

一圆柱形飞船的横截面半径为r,使这飞船绕中心轴O自转,从而给飞船内的物体提供了“人工重力”.若飞船绕中心轴O自转的角速度为ω,那么“人工重力”中的“重力加速度g”的值与离开轴O的距离L的关系是(其中k为比例系数)(    )

A

gk BgkL     Cg     Dg

[6]

甲、乙两名溜冰运动员,M=80kgM=40kg,面对面拉着弹簧测力计做圆周运动的溜冰表演,如图2223所示,两人相距0.9m,弹簧测力计的示数为9.2N,下列判断中正确的是(    )

A

.两人的线速度相同,约为40m/s

B

.两人的角速度相同,为6 rad/s

C

.两人的运动半径相同,都是0.45m

D

.两人的运动半径不同,甲为0.3m,乙为0.6m

[7]

如图2224所示,半径为r的圆柱形转筒,绕其竖直中心轴OO′转动,小物体a靠在圆筒的内壁上,它与圆筒间的动摩擦因数为μ,要使小物体不下落,圆筒转动的角速度至少为(    )

 

A B C D

          

     

2223           2224            2225

[8]

如图2225所示,质量为m的滑块与轨道问的动摩擦因数为μ,当滑块从A滑动到B的过程中,受到的摩擦力的最大值为Fm,则(    )

A

Fmμmg     BFmμmg

C

Fmμmg     D.无法确定Fm的值

[9]

质量不计的轻质弹性杆P插在桌面上,杆上端套有一个质量为m的小球,现使小球沿水平方向做半径为R的匀速圆周运动,角速度为ω,如图2226所示,则杆的上端受到的作用力大小是(    )

A

mω2R B

C

D.不能确定

                 

 

2226        2227           2228

[10]

如图2227所示,定滑轮的半径r=2cm,绕在滑轮上的细线悬挂着一个重物,由静止开始释放,测得重物以加速度a=2m/s2做匀加速运动.在重物由静止下落到1m的瞬间,滑轮边缘上的点的角速度ω=     rad/s,向心加速度a     m/s2

[11]

为了更准确的测量电风扇的转速和叶片边缘的向心加速度的大小,已有霍尔元件传感器、计数器、永久磁铁等仪器,它们的原理是:永久磁铁每经过传感器一次,传感器就输出一个电压脉冲,计数器显示的数字就增加1(1)要完成测量,还需要什么仪器?(2)说明测量方法.(3)写出转速及向心加速度的表达式.

 

 

 

 

[12]2002

1230日,我国成功发射并回收了“神舟”4号宇宙飞船,20031015日成功发射了载人飞船.飞船中的宇航员需要在航天之前进行多种训练,其中图2228是离心实验器的原理图,可以用此实验研究过荷对人体的影响,测定人体的抗荷能力.离心实验器转动时,被测者做匀速圆周运动.现观察到图中的直线AB(线AB与舱底垂直)与水平杆成30°角,则被测者对座位的压力是他所受重力的多少倍?

 

 

 

 

[13]

若高速公路转弯处弯道半径为R=l00m,汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ=0.225,若路面是水平的,问汽车转弯时不沿径向滑动所允许的最大速率vm为多大?(g10m/s2)

 

 

 

 

[14]

一个圆盘在水平面内匀速转动,角速度是4 rad/s.盘面上距圆盘中心0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体能够随圆盘一起运动,如图2229所示.

(1)

求物体做匀速圆周运动时所受向心力的大小.

2229

(2)

关于物体的向心力,甲、乙两人有不同意见:甲认为该向心力等于圆盘对物体的静摩擦力,指向圆心;乙认为物体有向前运动的趋势,静摩擦力方向和相对运动趋势方向相反,即向后,而不是和运动方向垂直,因此向心力不可能是静摩擦力.你的意见是什么?说明理由.

 

 

 

 

参考答案

1

B 只有在匀速圆周运动中,向心力才等于合外力,向心力的作用是改变物体速度的方向.

2

D 物体做匀速圆周运动的向心加速度与物体的线速度、角速度、半径有关.但向心加速度与半径的关系要在一定前提下才能给出:如线速度一定时,向心加速度与半径成反比;角速度一定时,向心加速度与半径成正比,故ABC都错误;角速度与频率f是成正比的,故D项正确.

3

BCD 向心力只改变速度方向,它可以是某一个力,可以是某个力的分力,也可以是几个力的合力.

4

ACD 因aRω2,所以ωA对;T2π/ω2π·C对;t时间内通过的路程s·2πRt·B错;当t时,最大位移为2RD对.匀速圆周运动中要注意质点位移与质点通过路程的区别.

5

B 依题意可知“人工重力”即向心力,“人工重力”中的“重力加速度g”即向心加速度,所以gω2rω2LkL.故B选项正确.

6

D  甲、乙两人绕共同的圆心做圆周运动,他们间的拉力互为向心力,他们的角速度相同,半径之和为两人的距离.

 

设甲、乙两人所需向心力为F,角速度为ω,半径分别为rr,则有

F

Mω2rMω2r9.2N    

r

r=0.9m    

 

由①②两式可解得只有D正确.

 

 

 

7C 本题的关键点是弹力提供向心力,设圆筒转动的角速度为ω时,其内壁对物体a的弹力为FN

 

要使物体a不下落,应满足μFNmg

又因为物体在水平面内做匀速圆周运动,则有

FNmrω2,联立解得ω,所以答案C正确.

8

C 滑块刚刚滑到最低点时,其速度最大,此时滑块受力分析如图所示,FNmg(r为转动半径),此时的滑动摩擦力FμFN=μμmg,故C项正确.

9C 小球受到重力mg和棒的作用力F,如图所示,F与水平方向的夹角为θ,根据牛顿第二定律,可得

 

水平方向:FcosθmRω2    

 

竖直方向:Fsinθmg    

 

   由①②两式得:

  

F

10

100 200  重物下落1m时,瞬时速度为v,由v22ax得,vm/s2m/s

显然,滑轮边缘上每一点的线速度也都是

2m/s,故滑轮的角速度,即滑轮边缘上每一点的转动角速度

 

  ωrad/s100rad/s

 

向心加速度aω2r1002×0.02m/s2200ms2

11

(1)还需要的仪器是秒表和刻度尺.

(2)

方法如图所示.

把永久磁铁吸在电风扇的边缘,让电风扇匀速转动,用秒表记下所用的时间

t,从计数器上读出所记录的数字N,即为电风扇转过的圈数,用刻度尺测量出叶片的半径r

 

 (3)转速n

 

向心加速度aω2r(2πn)2rr

             

 

11题图              第12题图

12

.对人进行受力分析如图所示,人受重力mg和座位对人的弹力FN的作用,FN·sin30°=mg

 

 FNmg/sin30°=2mg

根据牛顿第三定律,人对座位的压力等于

2mg.所以被测者对座位的压力是他所受重力的2倍.

13

.设汽车质量为m,则汽车所受的最大静摩擦力提供转弯时的向心力,其值近似等于滑动摩擦力,所以Fμmgm,所以vm15m/s=54km/h

 

即汽车转弯时不打滑的最大速率为54km/h

14

(1)静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律知:

F

mrω20.1×0.10×42N=0.16N

(2)

甲的意见是正确的.

静摩擦力的方向与物体相对于接触面运动的趋势方向相反.假如在转动过程中转盘突然变光滑了,物体将会沿切线方向滑动,这是物体运动惯性的原因.从相对运动分析,物体随转盘运动时,物体有相对于转盘沿半径方向向外运动的趋势,故静摩擦力的方向指向圆心.

请注意:由于转盘是运动的,物体相对于转盘的运动趋势方向与我们所观察的物体的运动方向是不同的.假如你站在转盘上与转盘相对静止不动,当物体所受摩擦力突然消失后,你会看到物体背向你运动.

 

 

[

高考教师点拨]

1

(2007年湖北)下列说法中正确的是(    )

A

.行星的运动和地球上物体的运动遵循不同的规律

B

.物体在转弯时一定受到力的作用

C

.月球绕地球转动时受到地球的引力和向心力作用

D

.物体沿光滑斜面下滑时受到重力、斜面支持力和下滑力的作用

[

解析]  物体转弯时速度方向变化,运动状态改变,必然受到力的作用.向心力由效果命名,不是一种新性质的力.不应重复考虑.D项中下滑力不存在.

[

答案]  B

2(2003年上海)如图2230所示是上海锦江乐园新建的“摩天转轮”,它的直径达98m,世界排名第五.游人乘坐时,转轮始终不停地匀速转动,每转一周用时25min,每个厢轿共有6个座位.试判断下列说法中正确的是(    )

A

.每时每刻,每个人受到的合力都不等于零

B

.每个乘客都在做加速度为零的匀速运动

 

C.乘客在乘坐过程中对座位的压力始终不变

D

.乘客在乘坐过程中的机械能始终保持不变

[解析]  转轮匀速运动,位于其厢轿中的人亦做匀速圆周运动,而匀速圆周运动属于变速运动,有加速度(向心加速度),故人所受合力不为零.同时,人在竖直平面内做匀速圆周运动,向心力的方向随时改变,因此,座位对人的压力必定要发生变化(较高点与最低点明显不同).另外,乘客随转轮做匀速圆周运动,其动能不变,但乘客的重力势能发生变化,故其机械能发生变化.因此,答案应为A

[

答案]  A

 

3(2007年山东)如图2231所示,一水平圆盘绕过圆心的竖直轴转动,圆盘边缘有一质量m=1.0kg的小滑块.当圆盘转动的角速度达到某一数值时,滑块从圆盘边缘滑落,经光滑的过渡圆管进入轨道ABC.已知AB段斜面倾角为53°,BC段斜面倾角为37°,滑块与圆盘及斜面问的动摩擦因数均为μ0.5A点离B点所在水平面的高度h=1.2m.滑块在运动过程中始终未脱离轨道,不计在过渡圆管处和B点的机械能损失,最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力,gl0m/s2sin37°=0.6cos37°=0.8.若圆盘半径R=0.2m,当圆盘的角速度多大时,滑块从圆盘上滑落?

[

解析]  滑块在圆盘上做圆周运动时,静摩擦力充当向心力,根据牛顿第二定律,可得:μmgmω2R,代入数据得:ω5rad/s

[

点评] 本题考查了物体做匀速圆周运动的条件.小滑块在圆盘上做匀速圆周运动,静摩擦力提供向心力.

4

.(上海高考)狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速率行驶,图2232为四个关于雪橇受到的牵引力F及摩擦力Ff的示意图(O为圆心),其中正确的是(    )

2232

[

解析]  做匀速圆周运动的物体,其所受合外力应指向圆心,显然选项AB错误.选项CD的合外力均有可能指向圆心,但由于物体受到的摩擦力方向应与相对运动的方向相反,即在切线方向上,所以选项D也是错误的.

[

答案] C

5

(2005年江苏综合卷)关于做匀速圆周运动物体的向心加速度方向,下列说法中正确的是(    )

A

.与线速度方向始终相同     B.与线速度方向始终相反

C

.始终指向圆心 D.始终保持不变

[

解析]  力是产生加速度的原因,物体做圆周运动,一定有力为其做圆周运动提供向心力,由于向心力时刻指向圆心.所以由向心力产生的向心加速度一定始终指向圆心.

[

答案] C

年级

 高一

学科

物理

版本

教科版

期数

 

内容标题

2.2 圆周运动的向心力基础训练题(教科版)

分类索引号

  G.622.475

分类索引描述

  统考试题与题解

主题词

2.2 圆周运动的向心力基础训练题(教科版)

栏目名称

 学校题库

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