新人教版高中物理必修2同步训练课时作业5 向心力 Word版解析版.docx
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新人教版高中物理必修2同步训练课时作业5向心力Word版解析版
课时作业5 向心力
A组:
基础落实练
1.如图所示,小物块从半球形碗边的a点下滑到b点,碗内壁粗糙.物块下滑过程中速率不变,下列说法中正确的是( )
A.物块下滑过程中,所受的合力为0
B.物块下滑过程中,所受的合力越来越大
C.物块下滑过程中,加速度的大小不变,方向时刻在变
D.物块下滑过程中,摩擦力大小不变
解析:
由题意知小物块做匀速圆周运动,合力大小不变,方向时刻改变,总是沿半径方向指向圆心.
答案:
C
2.一只小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆弧形的道路匀速行驶,如图所示为雪橇所受的牵引力F及摩擦力Ff的示意图,其中正确的是( )
解析:
雪橇运动时所受摩擦力为滑动摩擦力,方向与相对运动方向相反,即与圆弧相切,又因为雪橇做匀速圆周运动时合力充当向心力,牵引力与摩擦力的合力方向必然指向圆心,综上可知,A、B、D错误,C正确.
答案:
C
3.(多选)一质点沿螺旋线自外向内运动,如图所示,已知其走过的弧长s与时间t成正比.则关于该质点的运动,下列说法正确的是( )
A.质点运动的线速度越来越大
B.质点运动的向心力越来越大
C.质点运动的角速度越来越大
D.质点所受的合外力不变
解析:
质点沿螺旋线自外向内运动,说明运动轨迹半径R不断减小,根据其走过的弧长s与运动时间t成正比,由v=可知,线速度大小不变,故A错误;根据F向=m,可知v不变,R减小时,F向增大,故B正确;根据ω=可知,v不变,R减小时,ω增大,故C正确;根据F合=ma可知,质点质量不变,a增大,F合增大,故D错误.
答案:
BC
4.如图所示,把一个长为20cm,劲度系数为360N/m的弹簧一端固定,作为圆心,弹簧的另一端连接一个质量为0.50kg的小球,当小球以r/min的转速在光滑水平面上做匀速圆周运动时,弹簧的伸长应为( )
A.5.2cm B.5.3cm
C.5.0cmD.5.4cm
解析:
小球转动的角速度ω=2nπ=(2××π)rad/s=12rad/s,由向心力公式得kx=mω2(x0+x),解得x==m=0.05m=5.0cm.
答案:
C
5.如图所示,质量相等的A、B两物体紧贴在匀速转动的圆筒的竖直内壁上,随圆筒一起做匀速圆周运动,则下列关系中正确的有( )
A.线速度vA>vB
B.运动周期TA>TB
C.它们受到的摩擦力FfA>FfB
D.筒壁对它们的弹力FNA>FNB
解析:
因为两物体做匀速圆周运动的角速度相等,又rA>rB,所以vA=rAω>vB=rBω,选项A正确;因为ω相等,所以周期T相等,选项B错误;因竖直方向物体受力平衡,有Ff=mg,故FfA=FfB,选项C错误;筒壁对物体的弹力提供向心力,所以FNA=mrAω2>FNB=mrBω2,选项D正确.
答案:
AD
B组:
能力提升练
6.如图所示,在匀速转动的圆筒内壁上,有一物体随圆筒一起转动而未滑动.当圆筒的角速度增大以后,物体仍然随圆筒一起匀速转动而未滑动,则下列说法正确的是( )
A.物体所受弹力增大,摩擦力也增大了
B.物体所受弹力增大,摩擦力减小了
C.物体所受弹力和摩擦力都减小了
D.物体所受弹力增大,摩擦力不变
解析:
物体随圆筒一起匀速转动时,受到三个力的作用:
重力G、筒壁对它的弹力FN和筒壁对它的摩擦力Ff(如图所示).
其中G和Ff是一对平衡力,筒壁对它的弹力FN提供它做匀速圆周运动的向心力.当圆筒匀速转动时,不管其角速度多大,只要物体随圆筒一起匀速转动而未滑动,则物体所受的摩擦力Ff大小等于其重力.而根据向心力公式FN=mω2r可知,当角速度ω变大时,FN也变大,故D正确.
答案:
D
7.[2019·河北邢台检测]图甲是HelloKitty主题公园中的苹果树飞椅,其示意图如图乙所示.钢绳一端系着座椅,另一端固定在上面的转盘上,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,钢绳与转轴在同一竖直平面内,质量相等的A、B座椅与竖直方向的夹角分别为θ与α,A、B恰好在同一水平面上,不计钢绳所受的重力,下列说法正确的是( )
A.θ>α
B.钢绳对A座椅的拉力小于钢绳对B座椅的拉力
C.A座椅的线速度大于B座椅的线速度
D.A座椅的角速度大于B座椅的角速度
解析:
A、B转动的角速度相同,但半径不同,重力和钢绳的拉力的合力提供向心力,则对A分析有mgtanθ=mω2r,解得tanθ=,由于B转动的半径较大,则α>θ,故A、D错误;根据平行四边形定则知,钢绳的拉力F=,由于θ<α,则钢绳对A座椅的拉力小于钢绳对B座椅的拉力,故B正确.A、B的角速度相等,A转动的半径小于B转动的半径,则A座椅的线速度小于B座椅的线速度,故C错误.
答案:
B
8.如图所示,一根长为L=2.5m的轻绳两端分别固定在一根竖直棒上的A、B两点,一个质量为m=0.6kg的光滑小圆环C套在绳子上,当竖直棒以一定的角速度转动时,圆环C以B为圆心在水平面上做匀速圆周运动,(θ=37°,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)则:
(1)此时轻绳上的拉力大小等于多少?
(2)竖直棒转动的角速度为多大?
解析:
(1)环受力如图所示.圆环在竖直方向所受合外力为零,即Fsinθ=mg
所以F==10N,
即绳子的拉力为10N.
(2)圆环在水平面内做匀速圆周运动,由于圆环光滑,所以圆环两端绳的拉力大小相等.BC段绳水平时,圆环做圆周运动的半径r=BC,则有r+=L,解得r=m.则Fcosθ+F=mrω2,
解得ω=3rad/s.
答案:
(1)10N
(2)3rad/s
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