高中物理 2.3离心现象及其应用练习 粤教版必修2

第三节离心现象及其应用
一、单项选择题
1．关于离心运动，下列说法中正确的是( )
A．物体一直不受外力作用时，可能做离心运动
B．做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时做离心运动
C．做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化就将做离心运动
D．做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或数值变小时将做离心运动【答案】D
【解析】物体一直不受外力的作用，此时物体受到的只有重力，所以物体将做自由落体运动或者是平抛运动，不是离心运动，所以A错误；向心力的突然变大时，合力大于了物体需要的向心力，物体要做向心运动，所以B错误；合力大于需要的向心力时，物体要做向心运动，合力小于所需要的向心力时，物体就要远离圆心，做的就是离心运动，所以向心力的数值发生变化也可能做向心运动，故C错误；当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需要的向心力的大小时，物体就要远离圆心，此时物体做的就是离心运动，所以D正确．
2．用绳子拴一个小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动，当绳子突然断了以后，物体的运动情况是( )
A．沿半径方向接近圆心 B．沿半径方向远离圆心
C．沿切线方向做直线运动 D．仍维持圆周运动
【答案】C
【解析】当绳子断了以后，向心力消失，物体做离心运动，由于惯性，物体沿切线方向做直线运动．选项A、B、D错误，选项C正确．
图2－3－7
3．试管中装了血液，封住管口后，将此管固定在转盘上，如图2－3－7所示，当转盘以一定角速度转动时( )
A．血液中密度大的物质将聚集在管的外侧
B．血液中密度大的物质将聚集在管的内侧
C．血液中密度大的物质将聚集在管的中央
D．血液中的各物质仍均匀分布在管中
【答案】A
【解析】密度大，则同体积其质量大，由F＝mrω2可知其需要的向心力大，将做离心运动，A对．
4．半径为R的光滑半圆球固定在水平面上，顶部有一个小物体A，今给它一个水平的初速度v0＝gR，则物体将( )
A．沿球面下滑到水平面
B．先沿球面下滑一段，然后离开球面做斜下抛运动
C．按半径大于R的新的圆弧轨道做圆周运动
D．立即离开半球做平抛运动
【答案】D
【解析】在最高点，物体的速度达到gR，此时A对半圆球的压力为零，做平抛运动，离开了球面．
二、双项选择题
5．做离心运动的物体，它的速度变化情况是( )
A ．速度的大小不变，方向改变
B ．速度的大小改变，方向不变
C ．速度的大小和方向可能都改变
D ．速度的大小和方向可能都不变
【答案】CD
【解析】若向心力突然消失，物体沿切线方向飞出，速度大小和方向都不变；若向心力不足，物体做逐渐远离圆心的运动，速度的大小和方向都改变，所以C 、D 正确．
6．为了防止物体做离心运动而造成损失，下列做法正确的是( )
A ．汽车转弯时要限定速度
B ．洗衣机转动给衣服脱水
C ．转速较高的砂轮半径不宜太大
D ．将砂糖熔化，在有孔的盒子中旋转制成“棉花糖”
【答案】AC
【解析】因为F 向心＝m v 2
r
，所以速度越快所需的向心力就越大，汽车转弯时要限制速度，来减小汽车所需的向心力，防止离心运动，故A 正确；洗衣机脱水工作就是应用了水的离心
运动，故B 错误；因为F 向心＝m v 2
r
所以转速很高的砂轮所需的向心力就大，转速很高的砂轮半径做得太大，就会出现砂轮承受不了巨大的力而断裂，出现离心运动．所以砂轮要做的小一些．故C 正确；将砂糖熔化，在有孔的盒子中旋转，使其做离心运动，从而制成“棉花糖”，故D 错误．
7．洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上，则此时( )
A ．衣服受到重力、筒壁的弹力和摩擦力
B ．衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力
C ．筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大
D ．筒壁对衣物的摩擦力随转速的增大而增大
【答案】AC
【解析】对衣服进行受力分析，可知A 正确，在竖直方向上衣物的重力等于其静摩擦力，
D 错，向心力由弹力提供F ＝mω2r ，故C 正确，B 错．
8．如图2－3－8所示，水平转盘上的A 、B 、C 三处有三块可视为质点的由同一种材料做成的正方体物块．B 、C 处物块的质量相等且为m ，A 处物块的质量为2m ；点A 、B 与轴O 的距离相等且为r ，点C 到轴O 的距离为2r ，转盘以某一角速度匀速转动时，A 、B 、C 处的物块都没有发生滑动现象，下列说法中正确的是( )
图2－3－8
A ．C 处物块的向心加速度最大
B ．A 处物块受到的静摩擦力最小
C ．当转速增大时，最先滑动起来的是C 处的物块
D ．当转速继续增大时，最后滑动起来的只是A 处的物块
【答案】AC
【解析】A 、B 、C 处的滑块没有发生滑动时角速度相同，由a ＝ω2r 知C 处物块的向心
加速度最大，A 选项正确，由f ＝F ＝mω2r 知B 处的物块的静摩擦力最小，B 选项错，因f 静
＝μmg ，所以当转速增大时，C 处的物块最先滑动，选项C 正确，D 选项错．
三、非选择题
图2－3－9
9．宇航员在航天之前需要进行多种训练，其中图2－3－9是离心实验器的原理图．可以用此实验研究过荷对人体的影响，测定人体的抗荷能力．离心试验器转动时，被测者做匀速圆周运动．现观察到图中的直线AB (线AB 与舱底垂直)与水平杆成30°角，则被测者对座位的压力是他所受重力的多少倍？
【答案】2倍
图2－3－10
10．如图2－3－10所示，有一水平旋转的圆盘，上面放一劲度系数为k 的弹簧，弹簧的一端固定在轴O 上，另一端挂一质量为m 的物体A ，物体与盘面的动摩擦因数为μ(视最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，开始时弹簧未发生形变，长度为R ，求：
(1)当圆盘的角速度ω为多少时，物体A 开始滑动？
(2)当圆盘的角速度为2ω时，弹簧的伸长量为多少？
【答案】(1)ω＞μg R (2)3μmgR kR －4μmg
【解析】当圆盘的速度ω较小时，则静摩擦力完全可以提供向心力，当圆盘速度ω较大时，弹力与摩擦力的合力提供向心力．
(1)当物体A 开始滑动时，由最大静摩擦力提供向心力，则有μmg ＝mRω2，故ω＝
μg R ，即当圆盘的角速度ω＝ μg R
再增加时，物体A 开始滑动． (2)当圆盘的转速为2ω时，有
μmg ＋k Δx ＝m (2ω)2r ，①
r ＝R ＋Δx .②
由①②得Δx ＝3μmgR kR －4μmg
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