高一物理向心力练习题

编号：1-6 向心力（1）石家庄精英中学高一物理组出题人: 高一物理组审题人：李新峰时间：2013年2月2日班级：_________ __________组__________号姓名：______________ 分数：______________5.6向心力 1（文、理）时间40分钟分值100分一、选择题(本题共12小题，每小题4分。

共20分。

)1.【靳开彬】1．关于向心力，下列说法正确的是……………………………………()A．向心力是一种效果力B．向心力是一种具有某种性质的力C．向心力既可以改变线速度的方向，又可以改变线速度的大小D．向心力只改变线速度的方向，不改变线速度的大小2.【靳开彬】用细线悬吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直方向夹角为α，线长为L，如图所示，下列说法中正确的是……………………()A．小球受重力、拉力、向心力B．小球受重力、拉力C．小球的向心力大小为mg tanαD．小球的向心力大小为mg/cosα3.【靳开彬】关于向心力的说法正确的是………………………………………………( )A．物体由于做圆周运动而产生向心力B．向心力不改变物体做圆周运动的速度大小C．做匀速圆周运动的物体向心力是不变的D．只要物体做圆周运动，它的合力一定指向圆心4.【桑利华】甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相同的时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们的向心力之比为…………………()A．1∶4 B．2∶3C．4∶9 D．9∶166.【郭猛】如下左图所示，在双人花样滑冰运动中，有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥运动的精彩场面，目测体重为G的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角约为30°，重力加速度为g，估算知该女运动员…………………………………()A．受到的拉力为3G B．受到的拉力为2GC．向心加速度为3g D．向心加速度为2g7．【石凯】有一个惊险的节目叫“飞车走壁”，杂技演员骑摩托车先在如下右图所示的大型圆筒底部做速度较小半径较小的圆周运动，通过加速，圆周运动半径亦逐步增大，最后能以较大的速度在竖直的壁上做匀速圆周运动，这时使车子和人整体做圆周运动的向心力是()A．圆筒壁对车的摩擦力B．筒壁对车的弹力C．摩托车本身的动力D．重力和摩擦力的合力5.【郭猛】有长短不同，材料相同的同样粗细的绳子，各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，那么……………………………………………………………()A．两个小球以相同的线速度运动时，长绳易断B．两个小球以相同的角速度运动时，长绳易断C．两个球以相同的周期运动时，短绳易断D．不论如何，短绳易断8.【石凯】如下左图，半径为r的圆柱转筒，绕竖直中心轴OO′转动，小物体a靠在圆筒的内壁上，它与圆筒间的动摩擦因数为μ，要使小物体不下落，圆筒转动的角速度至少为( )A.μgrB.μgC.gμrD.gr9．【石凯】如上中图所示，质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中，杆的另一端套有一个质量为m的小球，今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，且角速度为ω，则杆的上端受到球对其作用力的大小为………………………………………………………()A．mω2R B．m g2－ω4R2C．m g2＋ω4R2D．不能确定10.【石凯】质量分别为M和m的两个小球，分别用长2l和l的轻绳拴在同一转轴上，当转轴稳定转动时，拴M和m的悬线与竖直方向夹角分别为α和β，如图上右图所示，则()A．cosα＝cosβ2B．cosα＝2cosβC．tanα＝tanβ2D．tanα＝tanβ11. 【桑利华】如图所示的装置中，右边两球的质量都为m，且绕竖直轴做同样的圆锥摆运动，左边木块的质量为2m，则木块的运动情况是………………………………………()A．向上运动B．向下运动C．静止D．上下振动12. 【桑丽华】如图所示，A、B两个小球质量相等，用一根轻绳相连，另有一根轻绳的两端分别连接O点和B点，让两个小球绕O点在光滑水平桌面上以相同的角速度做圆周运动，若OB绳上的拉力为F1，AB绳上的拉力为F2，OB＝AB，则……………………………………()A ．F 1∶F 2＝2∶3B ．F 1∶F 2＝3∶2C ．F 1∶F 2＝5∶3D ．F 1∶F 2＝2∶1二、填空题（每空4分，共20分）13.【桑利华】如图所示，旋转木马被水平钢杆拴住绕转台的中心轴做匀速圆周运动．若相对两个木马间的杆长为6m ，木马质量为30kg ，骑木马的儿童质量为40kg ，当木马旋转的速度为6m/s 时，此时儿童受到的向心力为 N ，其向心加速度为 m/s 214.【课本改】一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4rad/s ，盘面上距圆盘中心0.10m 的位置有一个质量为0.10kg 的小物体在随圆盘一起做匀速圆周运动，则小物体受到的向心力是由 力提供，大小为 N 。

三 计算题（12分）15. 【孙韶辉】一水平放置的圆盘，可以绕中心O 点旋转，盘上放一个质量是0.4kg 的铁块(可视为质点)，铁块与中间位置用轻质弹簧连接，如图所示．铁块随圆盘一起匀速转动，角速度是10rad/s 时，铁块距中心O 点30cm ，这时弹簧的拉力大小为11N ，g 取10m/s 2，求(1)圆盘对铁块的摩擦力大小(2)在此情况下要使铁块不向外滑动，铁块与圆盘间的动摩擦因数至少为多大？16. 【孙韶辉】长为L 的细线，拴一质量为m 的小球，一端固定于O 点．让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动)，如图.求摆线L 与竖直方向的夹角为α时：(1)线的拉力F ；(2)小球运动的线速度的大小； (3)小球运动的角速度及周期．17. 【孙韶辉】如图所示，在光滑的圆锥顶用长为L 的细线悬挂一质量为m 的小球，圆锥顶角为2θ，当圆锥和球静止时此时绳的张力和球对圆锥的压力分别是多少？若要小球离开锥面，则小球的角速度至少为多少？(设重力加速度为g)18.(选作：本题不计入总分）如图所示，在光滑的圆锥顶用长为L 的细线悬挂一质量为m 的小球，圆锥顶角为2θ，当圆锥和球一起以角速度ω匀速转动时，球压紧锥面．此时绳的张力是多少？ (设重力加速度为g)编号：1-6 向心力（1） 石家庄精英中学高一物理组 出题人: 高一物理组 审题人： 李新峰 时间：2013年2月2日班级：_________ __________组__________号 姓名：______________ 分数：______________5.6向心力 1（文、理）参考答案1.解析：选AD.向心力是按作用效果命名的，是一种效果力，它可以由重力、弹力、摩擦力等性质的力提供，所以A 项正确，B 项错误；由于向心力始终沿半径指向圆心，与速度的方向垂直，不改变线速度的大小，只改变线速度的方向，因此C 选项错误，D 选项正确．2.解析：选BC.小球受重力和细线的拉力，此二力合力提供向心力，选项B 正确；对小球进行受力分析，由几何关系可得Fmg＝tan α，故F ＝mg tan α，选项C 正确．3.解析：选B.向心力是做圆周运动的条件而非结果，A 选项错；向心力指向圆心，只改变线速度方向，不改变大小，B 选项正确；向心力的方向是改变的，C 选项错误；只有在匀速圆周运动中，合力才指向圆心，D 选项错误．4.解析：选C.由匀速圆周运动的向心力公式F n ＝mRω2＝mR (θt)2，所以F 甲F 乙＝m 甲R 甲(θ甲t )2m 乙R 乙(θ乙t)2＝12×12×(60°45°)2＝49. 5.答案B6解析：选B.如图所示， F 1＝F cos30° F 2＝F sin30° F 2＝G F 1＝ma a ＝3g F ＝2G . 7.答案：B 8.答案：C解析：本题的关键点是弹力提供向心力，设圆筒转动的角速度为ω时，其内壁对物体a 的弹力为F N . 要使物体a 不下落，应满足μF N ≥mg又物体在水平面内做匀速圆周运动，则F N ＝mrω2 联立解得ω≥g μr. 9解析：选C.对小球进行受力分析，小球受两个力：一个是重力mg ，另一个是杆对小球的作用力F ，两个力的合力提供向心力．由平行四边形定则可得：F ＝m g 2＋ω4R 2，再根据牛顿第三定律，可知杆受到球对其作用力的大小为F ＝mg 2＋ω4R 2.故选项C 正确．10.答案：A11.答案：C 解析：对右边的整体进行受力分析知，绳的拉力T ＝2mg ，所以木块受力平衡，故木块静止不动．12答案：B. 解析：小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动，设角速度为ω，在竖直方向上所受重力与桌面支持力平衡，水平方向不受摩擦力，绳子的拉力提供向心力．由牛顿第二定律，对A 球有F 2＝mr 2ω2，对B 球有F 1－F 2＝mr 1ω2，已知r 2＝2r 1，各式联立解得F 1＝32F 2.故B对，A 、C 、D 错．13.答案：(1) 480 (2)1214.物块的静摩擦力 0.16 15答案：(1)1N (2)0.25解析：(1)铁块做匀速圆周运动所需要的向心力为 F ＝m ω2r ＝0.4×0.3×102N ＝12N弹簧拉力和摩擦力提供向心力F N ＋F f ＝12 ∴F f ＝12－F N ＝1N(2)铁块即将滑动时F f ＝μmg ＝1N 动摩擦因数至少为μ＝F fmg＝0.25.16解析：(1)由平行四边形定则得小球受到的合力大小为mg tan α，绳对小球的拉力大小为：F ＝mg cos α.(2)由牛顿第二定律得：mg tan α＝m v 2r由几何关系得r ＝L sin α所以小球做匀速圆周运动的线速度的大小为v ＝gL tan αsin α. (3)小球运动的角速度ω＝v r ＝gL tan αsin αL sin α＝ g L cos α小球运动的周期T ＝2πω＝2π L cos αg.17解析：对小球进行受力分析如图所示，根据受力平衡F T =mg ·cos θ F N = mg ·cos θ （2）因为r ＝l ·sinθ ① 当小球刚好离开锥面时F N ＝0(临界条件)， 则有mgtan θ＝mω2r ②由 ① ② 可得ω＝l g θtan ， 即小球角速度至少为.lg θtan 18解析：对小球进行受力分析如图所示，根据牛顿第二定律，指向圆心的方向上有：F T ·sin θ－F N ·cos θ＝mω2r ① y 方向上应有：F N ·sin θ＋F T ·cos θ－mg ＝0② 又因为r ＝l ·sin θ③ 由①、②、③式可得： F T ＝mg cos θ＋mω2l sin 2θ④。