第2節(jié)科學(xué)探究:向心力A級必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.物體做勻速圓周運動的條件是()A.有肯定的初速度,且受到一個始終與初速度垂直的恒力作用B.有肯定的初速度,且受到一個大小不變,方向改變的力的作用C.有肯定的初速度,且受到一個方向始終指向圓心的力的作用D.有肯定的初速度,且受到一個大小不變,方向始終和速度垂直的合力作用2.(2024甘肅白銀高一階段練習(xí))小摯友在玩蕩秋千時,在搖擺過程中,繩子所受拉力最大的時候是秋千()A.擺到最高點時B.擺到最低點時C.在上擺過程中D.在下擺過程中3.汽車駛過一座半徑為r的圓形拱橋,當(dāng)它到達(dá)橋頂時速度為v,此時汽車的向心加速度a為()A.vr B.C.vr2 D4.(多選)質(zhì)量相等的A、B兩物體,放在水平轉(zhuǎn)臺上,A離軸O的距離是B離軸O距離的一半,如圖所示,當(dāng)轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)時,A、B都無滑動,則下列說法正確的是()A.因為a=ω2r,而rB>rA,所以B的向心加速度比A的大B.因為a=v2r,而rB>rA,所以A的向心加速度比C.A的線速度比B的大D.B的線速度比A的大5.(多選)如圖所示,某物體沿14光滑圓弧軌道由最高點滑到最低點的過程中,物體的速率漸漸增大,則(A.物體受的向心力方向始終指向圓心OB.物體的合外力方向始終指向圓心OC.物體的合外力就是向心力D.物體受的向心力漸漸增大6.(2024浙江衢州高一月考)如圖所示,花式摩托艇表演中,摩托艇以速度v在水平海面做勻速圓周運動,軌跡半徑為r,摩托艇與人的總質(zhì)量為m,空氣阻力不計,則水對摩托艇的作用力大小為。

7.如圖所示,壓路機(jī)大輪的半徑R是小輪半徑r的2倍,壓路機(jī)勻速行駛時,大輪邊緣上A點的向心加速度為0.12m/s2,那么小輪邊緣上B點的向心加速度為多大?大輪上距軸心的距離為R3的C8.如圖所示,小球通過細(xì)線繞圓心O在光滑水平面上做勻速圓周運動。已知小球質(zhì)量m=0.40kg,線速度大小v=1.0m/s,細(xì)線長L=0.25m。(1)求小球的角速度大小ω;(2)求細(xì)線對小球的拉力大小F;(3)若細(xì)線最大能承受6.4N的拉力,求小球運行的最大線速度。B級關(guān)鍵實力提升練9.如圖所示,兩輪壓緊,通過摩擦傳動(不打滑),已知大輪半徑是小輪半徑的2倍,E為大輪半徑的中點,C、D分別是大輪和小輪邊緣的一點,則E、C、D三點向心加速度大小關(guān)系正確的是()A.anC=anD=2anE B.anC=2anD=2anEC.anC=anD2=2aD.anC=anD210.如圖所示,物體A、B隨水平圓盤一起繞轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,物體B在水平方向所受的作用力有()A.圓盤對B的摩擦力及A對B的摩擦力,兩力都指向圓心B.圓盤對B的指向圓心的摩擦力,A對B的背離圓心的摩擦力C.圓盤對B的摩擦力及A對B的摩擦力和向心力D.圓盤對B的摩擦力和向心力11.如圖所示,一個內(nèi)壁光滑的圓錐形筒的軸線垂直于水平面,圓錐筒固定不動,兩個質(zhì)量相等的小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在圖中所示的水平面內(nèi)做勻速圓周運動,則以下說法正確的是()A.A球的線速度必定小于B球的線速度B.A球的角速度必定小于B球的角速度C.A球的運動周期必定小于B球的運動周期D.A球?qū)ν脖诘膲毫Ρ囟ù笥贐球?qū)ν脖诘膲毫?2.如圖所示,是用來探討向心力與轉(zhuǎn)動物體的半徑、質(zhì)量以及角速度之間關(guān)系的向心力演示器。(1)這個試驗所用的主要探討方法是。

A.限制變量法 B.等效代替法C.志向試驗法 D.假設(shè)法(2)圖中兩個相同的鋼球位置距各自轉(zhuǎn)軸的距離相等,由此可推想出是在探討向心力的大小F與的關(guān)系。

A.質(zhì)量mB.角速度ωC.半徑r13.有一種叫“飛椅”的游樂項目,示意圖如圖所示。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。當(dāng)轉(zhuǎn)盤以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時,鋼繩與轉(zhuǎn)動軸在同一豎直平面內(nèi),與豎直方向的夾角為θ。不計鋼繩的重力。求:(1)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的角速度ω與夾角θ的關(guān)系。(2)此時鋼繩的拉力多大?

第2節(jié)科學(xué)探究:向心力1.D做勻速圓周運動的物體,向心力大小不變,方向時刻指向圓心,且其向心力等于合力,故只有D正確。2.B設(shè)秋千在搖擺過程中,繩與豎直方向的夾角為θ,依據(jù)牛頓其次定律有F-mgcosθ=mv2l,所以F=mgcosθ+mv23.B汽車的向心加速度a=v24.ADA、B兩物體在同一轉(zhuǎn)臺上,且無滑動,所以角速度相同,由v=ωr,rB>rA,得B的線速度大于A的線速度,選項C錯誤,D正確;又由a=ω2r,得aB>aA,選項A正確,B錯誤。5.AD由題意可知,物體做速度增大的圓周運動,則物體所受合外力的一個分力供應(yīng)向心力,且方向始終指向圓心,另一個分力沿切向和速度同向,因此合外力方向不指向圓心,故A正確,B、C錯誤;物體做圓周運動,則向心力有F=mv26.解析摩托艇受到重力和水的作用力,兩個力的合力供應(yīng)向心力,如圖所示,則摩托艇所受到的合力為F合=mv2r,所以F=答案m7.解析壓路機(jī)勻速行駛時,vB=vA,由a=v2r,得a得aB=2aA=0.24m/s2,又ωA=ωC,由a=ω2r得aCaA=rCrA=13,得a答案0.24m/s20.04m/s28.解析(1)小球的角速度大小為ω=vL=1(2)細(xì)線對小球的拉力供應(yīng)向心力,依據(jù)牛頓其次定律得F=mv2L=0.40×1.(3)細(xì)線對小球的拉力供應(yīng)向心力,依據(jù)牛頓其次定律得Fm=mv解得vm=FmLm=6答案(1)4.0rad/s(2)1.6N(3)2.0m/s9.C同軸轉(zhuǎn)動,C、E兩點的角速度相等,由an=ω2r,有anCanE=2,即anC=2anE;兩輪邊緣點的線速度大小相等,由an=v2r,有anCa10.B物體A要跟B一起做勻速圓周運動,向心力由B對A的指向圓心的摩擦力供應(yīng),依據(jù)牛頓第三定律,A對B的摩擦力背離圓心,而B要做勻速圓周運動,向心力由圓盤對B的摩擦力與A對B的摩擦力的合力供應(yīng),故圓盤對B的摩擦力指向圓心,B正確,A錯誤;向心力不是物體實際受到的力,C、D錯誤。11.B如圖所示,小球A和B緊貼著內(nèi)壁分別在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,A和B的質(zhì)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,即它們做圓周運動時的向心力是相同的。由F=mv2r可知,由于A球運動的半徑大于B球運動的半徑,故A球的線速度大于B球的線速度,A錯誤;由F=mω2r可知,A球的角速度小于B球的角速度,B正確;由T=2πω可知,A球的運動周期大于B球的運動周期,C錯誤;由牛頓第三定律可知,12.解析(1)在探討向心力的大小F與質(zhì)量m、角速度ω和半徑r之間的關(guān)系時,需先限制某兩個量不變,探討另外兩個物理量的關(guān)系,該方法為限制變量法,A正確;(2)圖中兩球的質(zhì)量相同,轉(zhuǎn)動的半徑相同,則探討的是向心力與角速度的關(guān)系,B正確。答案(1)A