物理必修 第二冊2 向心力說課課件ppt

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6.2 向心力(解析版)一、單選題（本大題共20小題）1.[容易]如圖所示，一個圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，盤面上距圓盤中心一定距離處放有一個小木塊隨圓盤一起轉(zhuǎn)動，木塊受哪些力作用A. 木塊受重力、圓盤的支持力和向心力
B. 圓盤對木塊的支持力、靜摩擦力和重力
C. 圓盤對木塊的靜摩擦力、支持力和重力以及向心力作用
D. 圓盤對木塊的支持力和靜摩擦【答案】B【解析】解：小木塊做勻速圓周運動，合力指向圓心，對木塊受力分析，受重力、支持力和靜摩擦力，
重力和支持力平衡，靜摩擦力提供向心力．故B正確，A、C、D錯誤．
故選：B
對小木塊進(jìn)行運動分析和受力分析，做勻速圓周運動，合力等于向心力，指向圓心，結(jié)合運動情況，再對木塊受力分析即可．
該題主要考查向心力的來源，要明確圓周運動都需要向心力，向心力是由其他的力來充當(dāng)?shù)?，向心力不是一個單獨力．
 2.[容易]張家口和北京正在申辦2022年冬奧會冬奧會上冰面對溜冰運動員的最大靜摩擦力為運動員重力的k倍，運動員在水平冰面上沿半徑為R的圓做圓周運動，其安全速度為A.  B.  C.  D. 【答案】B【解析】運動員在水平面上做圓周運動的向心力是由運動員受到的冰給運動員的最大靜摩擦力提供的，根據(jù)向心力的公式可以計算出此時的最大速度。
本題找到向心力的來源，能夠提供的最大的向心力就是最大靜摩擦力，此時的速度就是最大的速度。
【解答】
由題意可知，最大靜摩擦力為重力的k倍，所以最大靜摩擦力等于kmg 
設(shè)運動員的最大的速度為v，則：
解得：，所以安全速度，故B正確，ACD錯誤。
故選：B。
 3.[容易]如圖所示，玻璃球沿碗的內(nèi)壁做勻速圓周運動若忽略摩擦，對這時球的受力情況正確的是A. 重力和向心力
B. 重力和支持力
C. 合力指向水平方向
D. 合力指向碗底【答案】C【解析】解：玻璃球沿碗的內(nèi)壁做勻速圓周運動，受到重力和支持力作用，合力沿水平方向，提供向心力，故ABD錯誤，C正確．
故選：C
向心力是根據(jù)效果命名的力，只能由其它力的合力或者分力來充當(dāng)，不是真實存在的力，不能說物體受到向心力．
本題學(xué)生很容易錯誤的認(rèn)為物體受到向心力作用，要明確向心力的特點，同時受力分析時注意分析力先后順序，即受力分析步驟．
 4.[容易]汽車在某一水平路面上做勻速圓周運動，已知汽車做圓周運動的軌道半徑約為50m，假設(shè)汽車受到的最大靜摩擦力等于車重的倍，則運動的汽車A. 所受的合力可能為零
B. 只受重力和地面支持力作用
C. 所需的向心力由重力和支持力的合力提供
D. 最大速度不能超過 【答案】D【解析】解：A、汽車做勻速圓周運動，根據(jù)可知，汽車受到的合力不可能為零，故A錯誤；
B、在豎直方向沒有運動，故重力和地面支持力合力為零，汽車受到的摩擦力提供向心力，故BC錯誤：
D、最大靜摩擦力提供向心力時，汽車的速度最大，根據(jù)解得，故D正確
故選：D。
對汽車受力分析，受到重力。支持力和靜摩擦力，三者的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律即可求得
本題主要考查了汽車勻速圓周運動的受力，正確的受力分析，明確向心力的來源是解決問題的關(guān)鍵
 5.[較易]如圖所示，一個水平圓盤繞中心豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度是，盤面上距圓盤中心的位置有一個質(zhì)量為的小物體，與圓盤相對靜止隨圓盤一起轉(zhuǎn)動。小物體與圓盤間的動摩擦因數(shù)為，小物體所受摩擦力大小是A.  B.  C.  D. 【答案】B【解析】解：根據(jù)牛頓第二定律得，，故B正確，A、C、D錯誤。
故選：B。
小物體隨圓盤一起做圓周運動，靠靜摩擦力提供向心力，結(jié)合牛頓第二定律求出小物體所受的摩擦力大小。
解決本題的關(guān)鍵知道物體做圓周運動向心力的來源，結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行求解，注意不能通過滑動摩擦力公式求解摩擦力。
 6.[較易]如圖所示，一輛汽車在公路上轉(zhuǎn)彎，沿曲線由M向N行駛、速度逐漸增大，下面四幅圖中分別畫出了汽車轉(zhuǎn)彎時所受合力f的四種方向，你認(rèn)為正確的是A.  B.
C.  D. 【答案】B【解析】汽車在水平的公路上轉(zhuǎn)彎，所做的運動為曲線運動，故在半徑方向上合力不為零且是指向圓心的；又是做減速運動，故在切線上合力不為零且與瞬時速度的方向相反，分析這兩個力的合力，即可看出那個圖象時對的。
解決此題關(guān)鍵是要沿半徑方向上和切線方向分析汽車的受力情況，在水平面上，減速的汽車受到水平的力的合力在半徑方向的分力使汽車轉(zhuǎn)彎，在切線方向的分力使汽車減速，知道了這兩個分力的方向，也就可以判斷合力的方向了。
【解答】
解：汽車從M點運動到N，曲線運動，必有些力提供向心力，向心力是指向圓心的；汽車同時加速，所以沿切向方向有與速度相同的合力；向心力和切線合力與速度的方向的夾角要小于，故ACD錯誤，B正確。
故選：B。
 7.[較易]讓礦泉水瓶繞自身中心軸轉(zhuǎn)動起來，帶動瓶中水一起高速穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時，水面形狀接近圖A.  B.  C.  D. 【答案】D【解析】解：隨礦泉水瓶轉(zhuǎn)動的水做圓周運動時，需要合外力提供向心力，當(dāng)水受到的合外力不足以提供需要的向心力時，水將做離心運動，逐漸離開礦泉水瓶的中心，所以水面的中心處將凹一些，而四周將高一些。所以四個圖中，ABC與實際不符，只有D是正確的
故選：D。
當(dāng)物體受到的合力的大小不足以提供物體所需要的向心力的大小時，物體就要遠(yuǎn)離圓心，此時物體做的就是離心運動。
此題只要知道離心現(xiàn)象的定義以及條件，結(jié)合生活實例進(jìn)行理解和記憶即可。
 8.[較易]關(guān)于勻速圓周運動的向心力，下列說法正確的是A. 物體由于做勻速圓周運動而產(chǎn)生了一個向心力
B. 做勻速圓周運動的物體所受的合外力提供了向心力
C. 對穩(wěn)定的圓周運動，向心力是一個恒力
D. 向心力的效果是改變質(zhì)點的線速度大小【答案】B【解析】解：A、向心力是物體所受的合外力，不是物體由于做勻速圓周運動而產(chǎn)生的．故A錯誤．
B、對于勻速圓周運動，合外力指向圓心，提供向心力．故B正確．
C、對穩(wěn)定的圓周運動，向心力是變力，因為其方向時刻在變化．故C錯誤．
D、向心力方向始終與速度方向垂直，只改變速度的方向，不改變速度的大?。蔇錯誤．
故選B
勻速圓周運動的物體由所受的合外力提供向心力，不是物體產(chǎn)生的向心力．對于圓周運動，向心力方向時刻在變化，向心力是變化的．向心力與速度方向垂直，只改變速度的方向，不改變速度的大?。?/span>
本題考查對向心力的來源及作用的理解能力．對于勻速圓周運動，是由合外力提供向心力．
 9.[較易]如圖，游客坐在水平轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)盤加速轉(zhuǎn)動時，游客A. 質(zhì)量越大越容易被甩出
B. 質(zhì)量越小越容易被甩出
C. 距離轉(zhuǎn)盤中心越近越容易被甩出
D. 距離轉(zhuǎn)盤中心越遠(yuǎn)越容易被甩出
 【答案】D【解析】人在轉(zhuǎn)盤上屬于同軸轉(zhuǎn)動，具有相同的角速度，根據(jù)摩擦力提供向心力可知，當(dāng)半徑越大，所需的摩擦力越大，相同轉(zhuǎn)速下，距離轉(zhuǎn)盤中心越遠(yuǎn)所需向心力越大，越容易被甩出，故D正確，ABC錯誤。
故選：D。
人在轉(zhuǎn)盤上屬于同軸轉(zhuǎn)動，具有相同的角速度，線速度、向心力和向心加速度都與半徑有關(guān)。根據(jù)比較向心力大小。
掌握皮帶傳動時的線速度相同，同軸轉(zhuǎn)動的角速度相同，結(jié)合向心力公式判斷。
 10.[較易]兩列列車相撞事故，造成了大量人員傷亡和財產(chǎn)損失．引發(fā)事故的主要原因是其中一列列車轉(zhuǎn)彎時超速行駛．如圖所示，是一種新型高速列車，當(dāng)它轉(zhuǎn)彎時，車廂會自動傾斜，提供轉(zhuǎn)彎需要的向心力；假設(shè)這種新型列車以的速度在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎，彎道半徑為，則質(zhì)量為的乘客在列車轉(zhuǎn)彎過程中所受到的合外力為
 A. 0 B.  C.  D. 【答案】D【解析】列車拐彎時做圓周運動，根據(jù)求出乘客所受的合力．
解決本題的關(guān)鍵知道勻速圓周運動的向心力由合力提供，知道，難度不大，屬于基礎(chǔ)題．
【解答】
由得，，故D正確，ABC錯誤。
故選：D。
 11.[較易]做圓周運動的兩個物體M和N，它們所受的向心力F與軌道半徑間的關(guān)系如圖所示，其中N的圖線為雙曲線的一支，則由圖象可知A. 物體M、N的線速度大小均不變
B. 物體M、N的角速度均不變
C. 物體M的角速度不變，N的線速度大小不變
D. 物體N的角速度不變，M的線速度大小不變【答案】C【解析】解：A、M為過原點的傾斜直線，說明M的向心力與半徑成正比，根據(jù)知，M的角速度不變；
N為雙曲線的一個分支，知N的向心力與半徑成反比，根據(jù)知，N的線速度大小不變．故C正確，ABD錯誤．
故選：C
根據(jù)知，線速度不變，向心力與r成反比；根據(jù)知，角速度不變，向心力與r成正比．運用控制變量法進(jìn)行分析．
解決本題的關(guān)鍵掌握向心力的不同表達(dá)形式，知道線速度一定，向心力與半徑成反比，角速度一定，向心力與半徑成正比．
 12.[一般]如圖所示，半徑為的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，小物塊A靠在圓筒的內(nèi)壁上，它與圓筒的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)要使A不下落，則圓筒轉(zhuǎn)動的角速度至少為小物塊A與筒的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力   A.
B.
C.
D. 【答案】D【解析】要使A不下落，筒壁對物體的靜摩擦力與重力相平衡，筒壁對物體的支持力提供向心力，要使A剛不下落，靜摩擦力達(dá)到最大，根據(jù)向心力公式即可求出角速度的最小值。
物體在圓筒內(nèi)壁做勻速圓周運動，向心力是由筒壁對物體的支持力提供的。而物體放在水平圓盤上隨著圓盤做勻速圓周運動時，此時的向心力是由圓盤的靜摩擦力提供的。
【解答】
要使A不下落，則小物塊在豎直方向上受力平衡，有：。
當(dāng)摩擦力正好等于最大靜摩擦力時，圓筒轉(zhuǎn)動的角速度取最小值，筒壁對物體的支持力提供向心力，
根據(jù)向心力公式得：
而
解得：圓筒轉(zhuǎn)動的角速度最小值，故ABC錯誤，D正確。
故選：D。
 13.[一般]一質(zhì)量為的小球，以的速度在半徑1m的軌道上做勻速圓周運動時，所需的向心力為A.  B.  C.  D. 【答案】A【解析】小球做勻速圓周運動，已知小球的質(zhì)量、線速度和軌道半徑，根據(jù)向心力公式求解。
勻速圓周運動向心力公式形式較多，關(guān)鍵要能根據(jù)已知條件靈活選擇。
【解答】
解：小球做勻速圓周運動時，所需的向心力為：
，故A正確，BCD錯誤。
故選A。
 14.[一般]如圖所示為工廠中的行車示意圖，設(shè)鋼絲長為3m，用它吊著質(zhì)量為的鑄件，行車以的速度勻速行駛，當(dāng)行車突然剎車時，鋼絲中受到的拉力A.
B.
C.
D. 【答案】C【解析】行車突然停車的瞬間，鑄件由于慣性，繞行車做圓周運動，在最低點時，重力和拉力的合力提供向心力。
本題關(guān)鍵要分析求出鋼材的運動情況和受力情況，然后根據(jù)牛頓第二定律列式求解。
【解答】
由題意知，行車突然停車的瞬間，鑄件開始做圓周運動，其所受合力提供向心力，
即：
解得：
根據(jù)牛頓第三定律可知，鋼絲中受到的拉力為：。
故選C。
 15.[一般]繩子的一端拴一重物，用手握住另一端，使重物在光滑的水平面內(nèi)做勻速圓周運動，下列判斷正確的是A. 若每秒轉(zhuǎn)數(shù)相同，則繩短時易斷
B. 若線速度大小一定，則繩短時易斷
C. 若運動周期相同，則繩短時易斷
D. 若線速度大小一定，則繩長時易斷【答案】B【解析】繩子的一端拴一重物，以手握住繩子另一端，使重物在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，靠拉力提供向心力，根據(jù)進(jìn)行判斷。解決本題的關(guān)鍵知道重物做圓周運動向心力的來源，結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行分析。【解答】A.每秒轉(zhuǎn)數(shù)相同，知角速度相等，根據(jù)知，繩越短向心力越小，繩的拉力越小，越不容易斷，故A錯誤；線速度大小相等，根據(jù)知，繩越短，向心力越大，則繩子的拉力越大，繩子越容易斷，故B正確，D錯誤；
C.轉(zhuǎn)動的周期相同，則角速度相等，根據(jù)知，繩越短向心力越小，繩的拉力越小，越不容易斷，故C錯誤。
故選B。
 16.[較難]關(guān)于向心力的下列說法正確的是A. 物體由于做圓周運動而產(chǎn)生了一個向心力
B. 向心力只能改變做圓周運動的物體的速度方向，但不能夠改變速度的大小
C. 做勻速圓周運動的物體其向心力指向圓心，所以是不變的
D. 做圓周運動的物體其向心力即為其所受的合外力【答案】B【解析】解：A、物體做圓周運動時就需要有向心力，向心力是由外界提供的，并不是物體本身產(chǎn)生的。故A錯誤。
B、向心力只改變使得的方向，不改變速度的大小，故B正確。
C、勻速圓周運動的物體向心力始終指向圓心，方向時刻在改變，故C錯誤。
D、做勻速圓周運動的物體向心力由合力提供，變速圓周運動的物體向心力不一定由合力提供，而是由指向圓心方向的合力提供，故D錯誤。
故選：B。
物體做圓周運動時就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物體產(chǎn)生的．做勻速圓周運動的物體向心力是由合外力提供的．向心力只改變速度的方向，不改變速度的大小．向心力的方向時刻改變，向心力也改變
本題考查對向心力的理解能力．關(guān)鍵要知道向心力不是什么特殊的力，其作用產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向，不改變速度的大?。?/span>
 17.[較難]如圖，把一個小球放在玻璃漏斗中，晃動漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動，下列說法正確的是A. 小球受到重力、漏斗壁的支持力和向心力
B. 小球受到的重力大于漏斗壁的支持力
C. 小球受到的重力小于漏斗壁的支持力
D. 小球所受的合力的大小等于0【答案】C【解析】解：A、小球受到重力、支持力兩個力作用，靠兩個力的合力提供向心力，故A錯誤。
B、小球靠重力和支持力的合力提供向心力，合力的方向沿水平方向，如圖所示，可知支持力大于重力，故B錯誤，C正確。
D、小球所受的合力提供向心力，合力不為零，故D錯誤。
故選：C。
小球受重力和支持力作用，靠這兩個力的合力提供向心力，由此分析即可．
解決本題的關(guān)鍵知道小球做圓周運動向心力的來源，注意受力分析，不能說小球受到向心力．
  18.[較難]如圖所示，有一種娛樂設(shè)施“魔盤”當(dāng)“魔盤”高速旋轉(zhuǎn)時，下列說法正確的是A. 當(dāng)盤對人的摩擦力不足以提供人做圓周運動的向心力時，人會逐漸遠(yuǎn)離圓心
B. 當(dāng)盤對人的摩擦力不足以提供人做圓周運動的向心力時，人會逐漸靠近圓心
C. 人受到的向心力的作用應(yīng)該向中心靠攏
D. 人受到的向心力的作用應(yīng)該向邊緣運動【答案】A【解析】解：人隨圓盤做圓周運動，靠靜摩擦力提供向心力，當(dāng)轉(zhuǎn)速較大時，靜摩擦力不夠提供向心力，人將做離心運動．向心力不是物體受到的力．故A正確，BCD錯誤．
故選：A
人做圓周運動，靠靜摩擦力提供向心力，當(dāng)提供的力小于所需要的力，做離心運動，當(dāng)提供的力大于所需要的力，做近心運動．
解決本題的關(guān)鍵搞清人隨圓盤做圓周運動向心力的來源，知道向心力是物體做圓周運動所需要的力．
 19.[困難]甲、乙兩物體都做勻速圓周運動，其質(zhì)量之比為，運動軌道半徑之比為，當(dāng)甲轉(zhuǎn)過時，乙轉(zhuǎn)過了，則它們的合外力大小之比為A.  B.  C.  D. 【答案】D【解析】根據(jù)甲乙的角度大小得出角速度之比，再根據(jù)得出合外力大小之比。
解決本題的關(guān)鍵知道物體做勻速圓周運動，合力等于向心力，掌握向心力大小的關(guān)系公式。
【解答】
當(dāng)甲轉(zhuǎn)過時，乙轉(zhuǎn)過了，根據(jù)知，角速度之比為4：3，根據(jù)得，甲乙的質(zhì)量比為1：2，軌道半徑比為1：角速度之比為4：3，知所受的合外力之比為4：9，故D正確，ABC錯誤。 
故選D。
 20.[困難]如圖所示，將完全相同的兩小球A，B均用長為的細(xì)繩懸于以速度向右勻速運動的小車頂部，兩球與小車前后壁接觸．由于某種原因，小車突然停止，此時細(xì)繩中張力之比為取A.  B.  C.  D. 【答案】C【解析】本題主要考查牛頓第二定律，向心力，小車突然停止運動，A球由于慣性，會向前擺動，將做圓周運動，B球受到小車前壁的作用停止運動，在豎直方向上拉力等于重力，根據(jù)牛頓第二定律求出A球繩的拉力，從而求出兩懸線的拉力之比．
【解答】小車突然停止，B球也隨之停止運動，故；A球開始從最低點向右擺動，由牛頓第二定律得 ，則 ，所以，C正確．
 二、計算題（本大題共3小題）21.[較易]一個圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，角速度是盤面上距圓盤中心的位置有一個質(zhì)量為的小物體在隨圓盤一起做勻速圓周運動，如圖所示，已知小物塊與盤面的動摩擦因數(shù)為，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，，求：
 小物體的線速度大??；小物體的向心力大??；當(dāng)圓盤的角速度增加到多大時，小物體會相對圓盤滑動？【答案】解：根據(jù)可得小物體的線速度大小為：
；
根據(jù)向心力公式可得小物體的向心力大小為：
；
最大靜壁擦力
則
解得【解析】略
 22.[較易]長為的細(xì)線，拴一質(zhì)量為的小球看作質(zhì)點，一端固定于O點，讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周運動這種運動通常稱為圓錐擺運動，如圖所示，當(dāng)擺線L與豎直方向的夾角為時，g取；求：


線的拉力F；
小球運動的線速度的大??；
小球運動的角速度。【答案】解：小球受重力和拉力作用，兩個力的合力提供向心力，根據(jù)合成法
根據(jù)牛頓第二定律得，，又
解得
小球的角速度【解析】小球在重力和拉力合力作用下做圓周運動，靠兩個力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求出拉力F、角速度、線速度和周期的大小。
解決本題的關(guān)鍵搞清小球做圓周運動向心力的來源，運用牛頓第二定律進(jìn)行求解。
 23.[較易]汽車轉(zhuǎn)彎時如果速度過大，容易發(fā)生側(cè)滑。因此，汽車轉(zhuǎn)彎時不允許超過規(guī)定的速度。如圖所示，一輛質(zhì)量的汽車可視為質(zhì)點在水平公路的彎道上行駛，速度的大小，其軌跡可視為半徑的圓弧。
 求這輛汽車轉(zhuǎn)彎時需要向心力的大小F；請你從道路設(shè)計者或駕駛員的角度，提出一條可避免汽車在彎道處側(cè)滑的措施。【答案】解：
需要向心力的大小；
從駕駛員的角度：汽車在水平道路上轉(zhuǎn)彎時，向心力由靜摩擦力提供，為了防止最大靜摩擦力小于所需得向心力，而發(fā)生側(cè)滑，轉(zhuǎn)彎時要減速慢行。【解析】直接考查向心力公式，很簡單；
在水平公路的彎道上行駛，從駕駛員的角度，提出一條可避免汽車在彎道處側(cè)滑的措施，就是減速慢行。