6.2 向心力(分层作业)--2023-2024学年高一物理同步备课系列(人教版2019必修第二册)

第2节向心力
一、对向心力的特点
1．下列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了向心力
B．向心力就是物体受到的合力
C．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的
D．向心力改变做圆周运动的物体的速度方向
2．关于向心力的说法中正确的是（）
A．向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新力
B．向心力不改变圆周运动物体速度的大小
C．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的
D．做圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力
二、向心力的大小及计算
3．飞机由俯冲转为上升的一段轨迹可以看成圆弧，如图所示，如果这段圆弧的半径r=800m，飞行员能承受的力最大为自身重力的8倍。

飞机在最低点P的速率不得超过（g=10m/s2）（）
A．m/s B．C．D．
4．如图所示，半径为r的圆筒，绕竖直中心轴OO'转动，小物块a靠在圆筒的内壁上，它与圆筒的动摩擦因数为μ，现要使小物块a不下滑，则圆筒转动的角速度ω至少为（）
A B C D
三、探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
5．用如图所示的装置可以探究做匀速圆周运动的物体需要的向心力的大小与哪些因素有关。

（1）本实验采用的科学方法是（填选项前的字母）。

A．累积法B．控制变量法C．微元法D．放大法
（2）图示情景正在探究的是（填选项前的字母）。

A．向心力的大小与物体质量的关系
B．向心力的大小与线速度大小的关系
C．向心力的大小与角速度大小的关系
D．向心力的大小与半径的关系
（3）通过本实验可以得到的结论是（填选项前的字母）。

A．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比
B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与线速度的大小成正比
C．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比
D．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比
6．用如图所示的向心力演示器探究向心力大小的表达式。

已知小球在挡板A、B、C处做圆周运动的轨迹半径之比为1:2:1，回答以下问题：
（1）在该实验中，主要利用了来探究向心力与质量、半径、角速度之间的关系。

A．理想实验法B．微元法C．控制变量法D．等效替代法
（2）探究向心力的大小与圆周运动半径的关系时，应选择两个质量（选填“相同”或“不同”）的小球，
分别放在挡板C 与挡板 （选填A 或B ）处。

（3）当用两个质量相等的小球做实验，将小球分别放在挡板B 和挡板C 处，B 与C 的半径之比为2:1，转动时发现左、右标尺上露出的红白相间的等分格数之比为1:2，则传动皮带所挂的左、右两边塔轮的半径之比为 。

7．如图所示，一小球用细绳悬挂于O 点，将其拉离竖直位置一个角度后释放，则小球以O 点为圆心做圆周运动，运动中小球所需的向心力是（ ）
A ．绳的拉力
B ．重力和绳拉力的合力
C ．重力和绳拉力的合力沿绳方向的分力
D ．绳的拉力和重力沿绳方向分力的合力
8．如图所示，长为L 的悬线固定在O 点，在O 点正下方有一钉子C ，OC 距离为2
L ，把悬线另一端的小球m 拉到跟悬点在同一水平面上无初速度释放，小球运动到悬点正下方时悬线碰到钉子，则小球的（ ）
A ．线速度突然增大为原来的2倍
B ．角速度突然增大为原来的2倍
C ．向心加速度突然增大为原来的2倍
D ．悬线拉力突然增大为原来的2倍
9．如图所示，质量相等的A 、B 两物体随竖直圆筒一起做匀速圆周运动，且与圆筒保持相对静止，下列说法中正确的是（ ）
A ．线速度A
B v v >
B ．运动周期A B T T =
C ．筒壁对它们的弹力A B N N =
D ．它们受到的摩擦力A B f f =
10．下列关于向心力的说法正确的是（ ）
A ．向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力，也可以是其中某个力的分力
B ．向心力是沿着半径指向圆心方向的力
C ．向心力总是沿半径指向圆心，且大小不变，向心力是一个恒力
D ．向心力只改变物体线速度的方向，不能改变物体线速度的大小
11．上海磁悬浮线路的最大转弯处半径达到8000m ，近距离用肉眼看几乎是一条直线，而转弯处最小半径也达到1300m ，一个质量为50kg 的乘客坐在以360km/h 匀速率行驶的车里，随车驶过半径为2500m 的弯道，下列说法正确的是（ ）
A ．乘客所需要的向心力大小约为200N
B ．乘客所需要的向心力大小约为539N
C ．乘客所需要的向心力大小约为300N
D ．弯道半径设计得特别大可以使乘客在转弯时更舒适
12．甲、乙两名溜冰运动员，80kg m =甲，40kg m =乙，面对面拉着弹簧测力计在水平冰面上做圆周运动的溜冰表演，如图所示，两人相距L =0.9m ，弹簧测力计的示数F =9.2N ，不计冰面摩擦与空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A ．两人的线速度相同，约为40m/s
B/s
C．两人的运动半径相同，都是0.45m
D．两人的运动半径不同，甲为0.3m，乙为0.6m
13．质点做匀速圆周运动，所受向心力F与半径R的关系图线如图所示，关于a、b、c、d四条图线的描述可能正确的是（）
A．a表示速度一定时，F与R的关系B．b表示速度一定时，F与R的关系
C．c表示角速度一定时，F与R的关系D．d表示角速度一定时，F与R的关系
14．一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．质点所受的合力不变
15．如图（1）是“DIS向心力实验器”，当质量为m的砝码随旋转臂一起在水平面内做半径为r的圆周运动时，受到的向心力可通过牵引杆由力传感器测得，旋转臂另一端的挡光杆（挡光杆的挡光宽度为Δs，旋转半径为R）每经过光电门一次，通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和角速度ω的数据，并直接在坐标系中描出相应的点。

得到多组F、ω的数据后，连成平滑的曲线，如图（2）。

（1）为了得到线性分布的数据点，应将横坐标ω改为；
（2）实验中，旋转过程中某次挡光杆经过光电门时的遮光时间为Δt，则角速度ω＝；
（3）若将旋转臂转到竖直平面内，使其带着砝码在竖直平面内做圆周运动，每次挡光杆转到最高点就经过光电门一次，力传感器记录旋转臂受到的砝码对它的作用力，同时光电门记录挡光时间，获得一组F和ω的数据，多次测量后绘制出F-ω图像如图（3）。

已知重力加速度g为9.8m/s2，砝码做圆周运动的半径为20cm。

从图中可得，砝码的质量为kg，图线与横坐标的交点ω＝rad/s。

16．某同学用如图所示的装置探究物体做圆周运动的向心力大小与半径、线速度、质量的关系。

用一根细线系住钢球，另一端连接在固定于铁架台上端的力传感器上，直径为d的钢球静止于A点，将光电门固定在A的正下方。

钢球底部竖直地粘住一片宽度为x的遮光条。

（1）用天平测出钢球质量，用刻度尺测出摆线长度。

（2）将钢球拉至不同位置由静止释放，读出钢球经过A点时力传感器的读数F及光电门的遮光时间t，算出钢球速度的平方值，具体数据如表所示：
请在下面的坐标图中，画出2
F v
-的关系图像。

（3）由图像可知，钢球的重力为N。

（4）若图像的斜率为k，钢球质量为m，重力加速度为g，则F与v2的关系式为（用所给物理量的符号表示）。

（5）某同学通过进一步学习知道了向心力的公式，发现实验中使用公式
2
v
m
r
求得钢球经过A点的向心力比
测量得到的向心力大，你认为产生误差的主要原因是。