高中物理第2节 科学探究:向心力作业ppt课件

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1.物体做匀速圆周运动的条件是(　　)A.有一定的初速度,且受到一个始终与初速度垂直的恒力作用B.有一定的初速度,且受到一个大小不变,方向变化的力的作用C.有一定的初速度,且受到一个方向始终指向圆心的力的作用D.有一定的初速度,且受到一个大小不变,方向始终和速度垂直的合力作用
解析 做匀速圆周运动的物体,向心力大小不变,方向时刻指向圆心,且其向心力等于合力,故只有D正确。
2.(2023甘肃白银高一阶段练习)小朋友在玩荡秋千时,在摆动过程中,绳子所受拉力最大的时候是秋千(　　)A.摆到最高点时B.摆到最低点时C.在上摆过程中D.在下摆过程中
解析 设秋千在摆动过程中,绳与竖直方向的夹角为θ,根据牛顿第二定律有F-mgcs θ= ,所以F=mgcs θ+ ,在秋千摆动过程中,运动到最低点时,速度最大,且θ为零,所以此时绳的拉力达到最大。
3.汽车驶过一座半径为r的圆形拱桥,当它到达桥顶时速度为v,此时汽车的向心加速度a为(　　)
4.(多选)质量相等的A、B两物体,放在水平转台上,A离轴O的距离是B离轴O距离的一半,如图所示,当转台旋转时,A、B都无滑动,则下列说法正确的是(　　)
C.A的线速度比B的大D.B的线速度比A的大
解析 A、B两物体在同一转台上,且无滑动,所以角速度相同,由v=ωr,rB>rA,得B的线速度大于A的线速度,选项C错误,D正确;又由a=ω2r,得aB>aA,选项A正确,B错误。
5.(多选)如图所示,某物体沿光 滑圆弧轨道由最高点滑到最低点的过程中,物体的速率逐渐增大,则(　　)A.物体受的向心力方向始终指向圆心OB.物体的合外力方向始终指向圆心OC.物体的合外力就是向心力D.物体受的向心力逐渐增大
解析 由题意可知,物体做速度增大的圆周运动,则物体所受合外力的一个分力提供向心力,且方向始终指向圆心,另一个分力沿切向和速度同向,因此合外力方向不指向圆心,故A正确,B、C错误;物体做圆周运动,则向心力有F= ,由于速率增大,所以向心力大小增大,故D正确。
6.(2023浙江衢州高一月考)如图所示,花式摩托艇表演中,摩托艇以速度v在水平海面做匀速圆周运动,轨迹半径为r,摩托艇与人的总质量为m,空气阻力不计,则水对摩托艇的作用力大小为　　　　　　　　　。 
解析 摩托艇受到重力和水的作用力,两个力的合力提供向心力,如图所示,
7.如图所示,压路机大轮的半径R是小轮半径r的2倍,压路机匀速行驶时,大轮边缘上A点的向心加速度为0.12 m/s2,那么小轮边缘上B点的向心加速度为多大?大轮上距轴心的距离为 的C点的向心加速度为多大?
答案 0.24 m/s2　0.04 m/s2
8.如图所示,小球通过细线绕圆心O在光滑水平面上做匀速圆周运动。已知小球质量m=0.40 kg,线速度大小v=1.0 m/s,细线长L=0.25 m。(1)求小球的角速度大小ω;(2)求细线对小球的拉力大小F;(3)若细线最大能承受6.4 N的拉力,求小球运行的最大线速度。
(2)细线对小球的拉力提供向心力,
答案 (1)4.0 rad/s　(2)1.6 N　(3)2.0 m/s
9. 如图所示,两轮压紧,通过摩擦传动(不打滑),已知大轮半径是小轮半径的2倍,E为大轮半径的中点,C、D分别是大轮和小轮边缘的一点,则E、C、D三点向心加速度大小关系正确的是(　　)A.anC=anD=2anEB.anC=2anD=2anE
10. 如图所示,物体A、B随水平圆盘一起绕转轴匀速转动,物体B在水平方向所受的作用力有(　　)A.圆盘对B的摩擦力及A对B的摩擦力,两力都指向圆心B.圆盘对B的指向圆心的摩擦力,A对B的背离圆心的摩擦力C.圆盘对B的摩擦力及A对B的摩擦力和向心力D.圆盘对B的摩擦力和向心力
解析 物体A要跟B一起做匀速圆周运动,向心力由B对A的指向圆心的摩擦力提供,根据牛顿第三定律,A对B的摩擦力背离圆心,而B要做匀速圆周运动,向心力由圆盘对B的摩擦力与A对B的摩擦力的合力提供,故圆盘对B的摩擦力指向圆心,B正确,A错误;向心力不是物体实际受到的力,C、D错误。
11. 如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则以下说法正确的是(　　)A.A球的线速度必定小于B球的线速度B.A球的角速度必定小于B球的角速度C.A球的运动周期必定小于B球的运动周期D.A球对筒壁的压力必定大于B球对筒壁的压力
解析 如图所示,小球A和B紧贴着内壁分别在水平面内做匀速圆周运动,A和B的质量相同,小球A和B所受筒壁的支持力相同,所受的合力也相同,即它们做圆周运动时的向心力是相同的。由F= 可知,由于A球运动的半径大于B球运动的半径,故A球的线速度大于B球的线速度,A错误;由F=mω2r可知,A球的角速度小于B球的角速度,B正确;由T= 可知,A球的运动周期大于B球的运动周期,C错误;由牛顿第三定律可知,A球对筒壁的压力等于B球对筒壁的压力,D错误。
12.如图所示,是用来研究向心力与转动物体的半径、质量以及角速度之间关系的向心力演示器。(1)这个实验所用的主要研究方法是　　　。 A.控制变量法B.等效代替法C.理想实验法D.假设法(2)图中两个相同的钢球位置距各自转轴的距离相等,由此可推测出是在研究向心力的大小F与　　　　的关系。 A.质量mB.角速度ωC.半径r
解析 (1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时,需先控制某两个量不变,研究另外两个物理量的关系,该方法为控制变量法,A正确;(2)图中两球的质量相同,转动的半径相同,则研究的是向心力与角速度的关系,B正确。
13.有一种叫“飞椅”的游乐项目,示意图如图所示。长为L的钢绳一端系着座椅,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时,钢绳与转动轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为θ。不计钢绳的重力。求:(1)转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系。(2)此时钢绳的拉力多大?