高考物理必修知識(shí)點(diǎn)鞏固練習(xí) 圓周運(yùn)動(dòng)的向心力及其應(yīng)用 基礎(chǔ)

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1、 【鞏固練習(xí)】 一、選擇題： 1、（2015 徐州市學(xué)業(yè)檢測(cè)）物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中不正確的是（ ） A．向心力一定指向圓心 B．向心力一定是物體受到的合外力 C．向心力的大小一定不變 D．向心力的方向一定不變 D．向心力只能改變物體的運(yùn)動(dòng)方向，不可能改變運(yùn)動(dòng)的快慢 2、用繩拴住一個(gè)小球，使其在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，繩子突然斷開(kāi)，那么小球?qū)ⅲ? ） A. 沿半徑方向遠(yuǎn)離圓心 B. 沿半徑方向接近圓心 C. 做一個(gè)半徑增大的勻速圓周運(yùn)動(dòng) D. 沿線斷時(shí)小球所在點(diǎn)的圓弧切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) 3、A、B兩質(zhì)

2、點(diǎn)均做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，，它們做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑，當(dāng)A轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)時(shí)，B正好轉(zhuǎn)45轉(zhuǎn)，兩質(zhì)點(diǎn)所受向心力之比為（ ） A. 1：4 B. 4：1 C. 4：9 D. 2：3 4、 在勻速旋轉(zhuǎn)的圓筒內(nèi)壁上緊貼一個(gè)物體，物體隨圓筒一起運(yùn)動(dòng)時(shí)： (1)它受到的外力是（ ） A. 重力、彈力、摩擦力 B. 重力、彈力、靜摩擦力 C. 重力、彈力、滑動(dòng)摩擦力 D. 重力、彈力、向心力 (2)物體受到的向心力是（ ） A. 靜摩擦力 B. 滑動(dòng)摩擦力 C. 重力 D. 彈力 5、（2015 姜堰市模擬

3、）同一輛汽車以同樣的速度先后開(kāi)上平直的橋和凸形橋，在橋的中央處，正確的是（ ） A．車對(duì)兩種橋面的壓力一樣大 B．車對(duì)平直橋面的壓力大 C．車對(duì)凸形橋面的壓力大 D．無(wú)法判斷 6、（2015 武清區(qū)校級(jí)學(xué)業(yè)考試）如圖所示，某同學(xué)讓帶有水的傘繞傘柄旋轉(zhuǎn)，可以看到傘面上的水滴沿傘邊水平飛出，若不考慮空氣阻力，則水滴飛出后的運(yùn)動(dòng)是（ ） A．勻速直線運(yùn)動(dòng) B．平拋運(yùn)動(dòng) C．自由落體運(yùn)動(dòng) D．圓周運(yùn)動(dòng) 7、下面哪種運(yùn)動(dòng)的情況物體處于超重狀態(tài)（ ） A．平拋出去的物體在落地前 B．豎

4、直向上加速發(fā)射的火箭中的物體 C．汽車通過(guò)凸形橋橋頂時(shí) D．蕩打秋千的人擺過(guò)最低位置時(shí) 8、A、B球之間用線相連，Ｏ為光滑水平桌面上一小鐵釘，再用線將Ｏ與B球相連，當(dāng)A、B兩球繞Ｏ點(diǎn)在桌面上以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩線段的拉力為（ ）（已知） A. 3：2 B. 2：3 C. 5：3 D. 2：1 二、填空題： 1、一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，若半徑保持不變，當(dāng)它的轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的4倍時(shí)，它的線速度將變?yōu)樵瓉?lái)的____________倍，它所受向心力將變?yōu)樵瓉?lái)的__________倍；若線速度保持不變，當(dāng)角速度變成原來(lái)的4倍時(shí)，它的軌道半徑將變?yōu)樵瓉?lái)的__

5、______倍，它所受的向心力將變?yōu)樵瓉?lái)的__________倍。 2、如果做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體每秒轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，所需的向心力比原來(lái)增大了3N，則物體原來(lái)所需的向心力為_(kāi)_________N。 三、計(jì)算題： 1、洗衣機(jī)的甩干桶豎直放置。桶的內(nèi)徑為20cm，工作時(shí)被甩的衣物貼在桶壁上，衣物與桶壁的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.025。若不使衣物滑落下去，甩干桶的轉(zhuǎn)速至少多大？ 2、小球被繩拉著在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知小球質(zhì)量m＝0.4kg，線速度，圓周運(yùn)動(dòng)半徑r＝0.4m，求繩對(duì)小球的拉力。（） 3、質(zhì)量為m的飛行員，駕機(jī)以一定速率在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特技飛行。當(dāng)他飛行

6、到最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座椅的壓力大小恰好等于自身重力。求他飛到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座椅的壓力。 4、 一根勁度系數(shù)為的彈簧，原長(zhǎng)m，一端固定在光滑水平轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，另一端系一個(gè)質(zhì)量m＝2kg的物體，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以180r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，求彈簧伸長(zhǎng)了多少？ 【答案與解析】 一、選擇題： 1、D 解析：A、物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力始終指向圓心，大小不變，故A正確； B、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，合外力提供向心力，故B正確； C、由于是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，故向心力的大小不變，C正確； D、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力方向時(shí)刻在變，故D錯(cuò)誤。 2、D 解析：繩子突然斷開(kāi)時(shí)，向心力完全消失，小

7、球因慣性而做離心運(yùn)動(dòng)，即保持沿線斷時(shí)小球所在點(diǎn)的圓弧切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)D正確。 3、C 解析：A、B兩質(zhì)點(diǎn)的角速度之比是，根據(jù)知道，向心力的大小與質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量、半徑以及角速度的平方成正比，所以，選項(xiàng)C正確。 4、(1) B (2) D 解析：物體隨圓筒一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在豎直方向處于平衡狀態(tài)，物體除了受到豎直向下的重力外，還受到豎直向上的靜摩擦力；筒壁對(duì)它的水平方向的彈力提供向心力，所以答案為(1) B (2) D。 5、B 解析：設(shè)汽車的質(zhì)量為m，當(dāng)開(kāi)上平直橋時(shí)，由于做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故壓力等于重力，；當(dāng)汽車以一定的速度通過(guò)凸形橋時(shí)，受重力和向上的支持力，

8、合力等于向心力，有：，故，因此，由牛頓第三定律知，車受到的支持力與車對(duì)橋的壓力大小相等，因此B正確。 6、B 解析：水滴在最高處離開(kāi)三邊緣，沿切線方向飛出，飛出以后由于只受重力，所以做平拋運(yùn)動(dòng)，故B正確。 7、BD 解析：平拋出去的物體在落地前具有向下的加速度，處于失重狀態(tài)；汽車通過(guò)凸形橋橋頂時(shí)，具有向下的向心加速度，也處于失重狀態(tài)；豎直向上加速發(fā)射的火箭中的物體，具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)；蕩秋千的人擺過(guò)最低位置時(shí)，具有向上的向心加速度，也處于超重狀態(tài)。故選項(xiàng)BD正確。 8、B 解析：A、B兩球繞Ｏ點(diǎn)在桌面上轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為，分別對(duì)A、B在水平方向上用牛頓第二定律得： 對(duì)A

9、：……(1) 對(duì)B：……(2) 將(1)代入(2)式： 所以，選項(xiàng)B正確。 二、填空題： 1、4；16；；4； 解析：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)半徑一定時(shí)，根據(jù)，有，所以線速度的大小正比于轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的4倍時(shí)線速度也變?yōu)樵瓉?lái)的4倍；向心加速度，所以向心加速度正比于轉(zhuǎn)速的平方，因此當(dāng)轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的4倍時(shí)向心加速度變?yōu)樵瓉?lái)的16倍，向心力也變?yōu)樵瓉?lái)的16倍。 根據(jù)知線速度大小不變時(shí)，角速度的大小與半徑成反比，當(dāng)角速度變成原來(lái)的4倍時(shí)半徑變?yōu)樵瓉?lái)的；根據(jù)知線速度大小不變時(shí)，向心加速度與半徑成反比，所以當(dāng)角速度變成原來(lái)的4倍時(shí)向心加速度也變?yōu)樵瓉?lái)的4倍，向心力也變?yōu)樵瓉?lái)的4倍。 2、1

10、 解析：設(shè)物體原來(lái)轉(zhuǎn)速為n ，受到的向心力大小為FN，由向心力的計(jì)算公式得： 當(dāng)轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，所需的向心力FNˊ，則 所以，解得 三、計(jì)算題： 1、420r/min 解析：衣服在桶中的受力如圖所示， mg f FN 若不使衣服滑落下去，則 在豎直方向上有重力和摩擦力平衡，即 在水平方向上由勻速圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)有 摩擦力的大小 聯(lián)立以上各式得桶的轉(zhuǎn)速為 代入數(shù)值解得，即n=420r/min 所以甩干桶的轉(zhuǎn)速至少為420r/min。 2、5N，繩的拉力方向與豎直方向成角 解析：小球受到兩個(gè)力：重力G和拉力T。因?yàn)樾∏蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，所以

11、這兩個(gè)力的合力一定指向圓心，就是向心力。這樣就可以根據(jù)力的合力的知識(shí)和向心力公式，求出繩對(duì)小球的拉力。 即繩的拉力方向與豎直方向成角。 3、3mg 解析：飛機(jī)飛至最低點(diǎn)時(shí)飛行員受向下的重力mg和向上的支持力F1， 由牛頓第二定律得： 在最高點(diǎn)時(shí)，飛行員受向下的重力和F2的作用，由牛頓第二定律得： 可見(jiàn)兩個(gè)向心力大小相等，即 因此飛行員飛到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座椅的壓力 4、0.49m 解析：物體隨轉(zhuǎn)臺(tái)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力就是彈簧的彈力，。設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)彈簧伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度為，則物體的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑。轉(zhuǎn)速n=180r/min=3r/s。 根據(jù)牛頓第二定律有： 解得：