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2019-2020年高中物理 5.6向心力（探究導(dǎo)學(xué)課型）課時(shí)提升作業(yè) 新人教版必修2 一、選擇題(本題共5小題,每小題7分,共35分。多選題已在題號后標(biāo)出) 1.(xx凱里高一檢測)對于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,以下說法正確的是(　　) A.速度不變 B.受到平衡力作用 C.除受到重力、彈力、摩擦力之外,還受到向心力的作用 D.所受合力大小不變,方向始終與線速度垂直并指向圓心 【解析】選D。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體速度方向不斷變化,A錯(cuò)誤。又因?yàn)樽鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的物體具有向心加速度,所以所受合力不為零,B錯(cuò)誤。向心力是效果力,受力分析時(shí)不考慮,C錯(cuò)誤。做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,合力充當(dāng)向心力,所以其大小不變,方向始終與線速度垂直并指向圓心,D正確。 2.如圖所示,一只老鷹在水平面內(nèi)盤旋做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則關(guān)于老鷹受力的說法正確的是(　　) A.老鷹受重力、空氣對它的作用力和向心力的作用 B.老鷹受重力和空氣對它的作用力 C.老鷹受重力和向心力的作用 D.老鷹受空氣對它的作用力和向心力的作用 【解析】選B。老鷹在空中做圓周運(yùn)動(dòng),受重力和空氣對它的作用力兩個(gè)力的作用,兩個(gè)力的合力充當(dāng)它做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。但不能說老鷹受重力、空氣對它的作用力和向心力三個(gè)力的作用。選項(xiàng)B正確。 3.汽車甲和汽車乙質(zhì)量相等,以相等的速率沿同一水平彎道做勻速圓周運(yùn)動(dòng),甲車在乙車的外側(cè)。兩車沿半徑方向受到的摩擦力分別為Ff甲和Ff乙,以下說法正確的是(　　) A.Ff甲小于Ff乙 B.Ff甲等于Ff乙 C.Ff甲大于Ff乙 D.Ff甲和Ff乙大小均與汽車速率無關(guān) 【解析】選A。兩車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力均由摩擦力提供,由于甲車在乙車外側(cè),故r甲>r乙,而兩者質(zhì)量和速率均相等,據(jù)Ff=m可得選項(xiàng)A正確。 4.(xx西寧高一檢測)甲、乙兩個(gè)物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其質(zhì)量之比為 1∶2,轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為1∶2,在相同的時(shí)間里甲轉(zhuǎn)過60,乙轉(zhuǎn)過45,則它們 的向心力之比為(　　) A.1∶4　　　B.2∶3　　　C.4∶9　　　D.9∶16 【解析】選C。由勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式得,Fn=mω2R=m()2R,所以=。 5.如圖所示,天車下吊著兩個(gè)質(zhì)量都是m的工件A和B,系A(chǔ)的吊繩較短,系B的吊繩較長。若天車運(yùn)動(dòng)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(　　) A.FA>FB B.FAmg 【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)天車突然停止時(shí),A、B兩工件開始做圓周運(yùn)動(dòng)。 (2)吊繩的拉力和重力的合力提供向心力。 【解析】選A。設(shè)天車原來的速度大小為v,天車突然停止運(yùn)動(dòng),A、B工件都處于圓周運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn),線速度均為v。由于F-mg=m,故拉力F=mg+m,又由于rAFB,A正確。 二、非選擇題(15分) 6.(xx成都高一檢測)有一種叫“飛椅”的游樂項(xiàng)目,如圖所示。長為L的鋼繩一端系著座椅,另一端固定在半徑為r的水平轉(zhuǎn)盤邊緣。轉(zhuǎn)盤可繞穿過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),鋼繩與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi),與豎直方向的夾角為θ。不計(jì)鋼繩的重力,求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω與夾角θ的關(guān)系。 【解析】對座椅受力分析,如圖所示 y軸上,Fcosθ=mg x軸上,Fsinθ=mω2(r+Lsinθ) 則由以上兩式得 tanθ= 因此ω= 答案:ω= 【總結(jié)提升】處理勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的基本原則 (1)明白向心力的來源,即什么力來提供向心力,大小等于多少; (2)準(zhǔn)確確定圓周運(yùn)動(dòng)的圓心位置、半徑大小; (3)熟記向心力公式的各種表達(dá)式,在不同的情況下選用不同的表達(dá)式解題。 【變式訓(xùn)練】一位鏈球運(yùn)動(dòng)員在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量為4kg的鏈球,鏈球每1s轉(zhuǎn)一圈,轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為1.5m,求: (1)鏈球的線速度; (2)鏈球做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力。 【解析】(1)鏈球的角速度ω=,故線速度 v=rω==3πm/s=9.42m/s (2)根據(jù)向心力公式F= 可得F=N=236.6N 答案:(1)9.42m/s　(2)236.6N 一、選擇題(本題共4小題,每小題7分,共28分。多選題已在題號后標(biāo)出) 1.(xx崇文高一檢測)關(guān)于向心力的說法中錯(cuò)誤的是(　　) A.向心力總是沿半徑指向圓心,且大小不變,向心力是一個(gè)恒力 B.向心力是沿著半徑指向圓心方向的合力,是根據(jù)力的作用效果命名的 C.向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力的合力,也可以是其中某個(gè)力的分力 D.向心力只改變物體線速度的方向,不可能改變物體線速度的大小 【解析】選A。向心力是根據(jù)力的作用效果命名的,可以是某個(gè)力或幾個(gè)力的合力,也可以是某個(gè)力的分力,B、C正確;向心力跟線速度方向垂直,只改變線速度的方向,不可能改變線速度的大小,D正確;向心力是變力,A錯(cuò)誤。 2.(xx上海高考)秋千的吊繩有些磨損。在擺動(dòng)過程中,吊繩最容易斷裂的時(shí)候是秋千(　　) A.在下擺過程中 B.在上擺過程中 C.擺到最高點(diǎn)時(shí) D.擺到最低點(diǎn)時(shí) 【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意理解以下兩點(diǎn): (1)重力和吊繩的拉力提供向心力; (2)拉力最大時(shí),吊繩最容易斷裂。 【解析】選D。當(dāng)秋千擺到最低點(diǎn)時(shí)速度最大,由F-mg=m知,吊繩中拉力F最大,吊繩最容易斷裂,選項(xiàng)D正確。 3.(xx徐州高一檢測)如圖所示,在雙人花樣滑冰運(yùn)動(dòng)中,有時(shí)會(huì)看到被男運(yùn)動(dòng)員拉著的女運(yùn)動(dòng)員離開地面在空中做圓錐擺運(yùn)動(dòng)的精彩場面,目測體重為G的女運(yùn)動(dòng)員做圓錐擺運(yùn)動(dòng)時(shí)與水平冰面的夾角約為30,重力加速度為g,估算知該女運(yùn)動(dòng)員(　　) A.受到的拉力為G B.受到的拉力為2G C.向心加速度為3g D.向心加速度為2g 【解析】選B。如圖所示,F1=Fcos30,F2=Fsin30,F2=G,F1=ma,所以a=g,F=2G。選項(xiàng)B正確。 4.質(zhì)量不計(jì)的輕質(zhì)彈性桿P插在桌面上,桿端套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球,今使小球沿水平方向做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng),角速度為ω,如圖所示,則桿的上端受到的作用力大小為(　　) A.mω2R B. C. D.不能確定 【解析】選C。小球在重力和桿的作用力下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)力的合力充當(dāng)向心力必指向圓心,如圖所示。用力的合成法可得桿的作用力:F==,根據(jù)牛頓第三定律,小球?qū)U的上端的反作用力F=F,C正確。 二、非選擇題(本題共2小題,共22分) 5.(10分)如圖所示,旋轉(zhuǎn)木馬被水平杠桿拴住,繞轉(zhuǎn)臺(tái)的中心軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若相對兩個(gè)木馬間的桿長為6m,木馬的質(zhì)量為30 kg,騎木馬的兒童質(zhì)量為40 kg,當(dāng)木馬旋轉(zhuǎn)的速度為6 m/s時(shí),試問: (1)此時(shí)木馬和兒童的向心力由哪個(gè)物體提供? (2)此時(shí)兒童受到的向心力是多大? 【解析】(1)木馬受騎在木馬上的兒童對它的壓力、重力和杠桿對它的作用力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。木馬受到的向心力由杠桿提供;兒童受到木馬對他的作用力和重力作用,向心力由木馬提供。(2)兒童所受向心力由木馬提供且指向圓心,由Fn=m,得Fn=40N=480 N 答案:(1)杠桿　木馬　(2)480N 6.(12分)如圖所示,兩根長度相同的輕繩,連接著相同的兩個(gè)小球,讓它們穿過光滑的桿在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其中O為圓心,兩段細(xì)繩在同一直線上,此時(shí),兩段繩子受到的拉力之比為多少? 【解析】設(shè)每段繩子長為l,對球2有F2=2mlω2 對球1有:F1-F2=mlω2,由以上兩式得:F1=3mlω2 故=。 答案:3∶2 【總結(jié)提升】處理勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題的基本方法 (1)明確哪一個(gè)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 (2)確定物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心和半徑。 (3)分析物體的受力情況。 (4)在半徑方向上的合力提供向心力。 (5)按照向心力合適的形式列出方程,并求解。