粤教版高中物理必修二 22向心力 同步测试Word格式.docx

粤教版高中物理必修二 22向心力 同步测试Word格式.docx

《粤教版高中物理必修二 22向心力 同步测试Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《粤教版高中物理必修二 22向心力 同步测试Word格式.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

它们的角速度相等ωA=ωB 

它们的线速度υA＜υB

它们的向心加速度相等 

A球的向心加速度大于B球的向心加速度

6.如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止．则（ 

物体受到4个力的作用 

物体所受向心力是重力提供的

物体所受向心力是合外力提供的 

物体所受向心力是静摩擦力提供

7.如图所示，某同学让带有水的伞绕伞柄旋转，可以看到伞面上的水滴沿伞边水平飞出．若不考虑空气阻力，水滴飞出后的运动是（　　）

匀速直线运动 

平抛运动 

自由落体运动 

圆周运动

8.如图所示，飞机在竖直平面内俯冲又拉起，这一过程可看作匀速圆周运动．在最低点时，飞行员对座椅的压力为F．设飞行员所受重力为G．则飞机在最低点时（ 

F=0 

F＜G 

F=G 

F＞G

9.如图所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆．关于摆球A的受力情况，下列说法中正确的是（ 

摆球受重力、拉力和向心力的作用 

摆球受拉力和向心力的作用

摆球受重力和拉力的作用 

摆球受重力和向心力的作用

二、多选题（共3题；

共9分）

10.铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的．弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关．下列说法正确的是（ 

）

v一定时，r越小则要求h越大 

v一定时，r越大则要求h越大

r一定时，v越小则要求h越大 

r一定时，v越大则要求h越大

11.轻杆的一端固定一个质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内做半径为r的圆周运动，则小球通过最高点时，杆对小球的作用力（ 

可能等于零 

可能等于mg 

不可能是向上的支持力 

可能为向下的拉力

12.关于匀速圆周运动的向心加速度和向心力，下列说法正确的是（ 

向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量

向心力只改变线速度的方向，不改变线速度的大小

向心加速度是恒定的

向心力的方向总是与速度方向垂直

三、填空题（共2题；

共4分）

13.一辆汽车以10m/s的速度通过一个半径为20m的圆形拱桥，若此桥是凸形桥，汽车在最高点时所受压力与汽车重力之比________，若此桥是凹形桥，汽车在最低点时桥所受压力与重力之比为________．

14.如图所示，小球做匀速圆周运动，细线与竖直方向夹角为θ，线长为L，小球质量为m，重力加速度为g，则小球的向心力大小为________，小球运动的线速度大小为________．

四、解答题（共1题；

共5分）

15.公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”．现有一个“过水路面”的圆弧半径为50m，一辆质量为800kg的小汽车驶过“过水路面”．当小汽车通过“过水路面”的最低点时速度为5m/s．问此时汽车对路面的压力多大？

五、综合题（共3题；

共35分）

16.如图所示，在直角坐标系xOy平面的第Ⅱ象限内有半径为R的圆O1分别与x轴、y轴相切于C（﹣R，0）、D（0，R）两点，圆O1内存在垂直于xOy平面向外的匀强磁场，磁感应强度为B．与y轴负方向平行的匀强电场左边界与y轴重合，右边界交x轴于G点，一带正电的粒子A（重力不计）电荷量为q、质量为m，以某一速率垂直于x轴从C点射入磁场，经磁场偏转恰好从D点进入电场，最后从G点以与x轴正向夹角为45°

的方向射出电场．求：

（1）OG之间的距离；

（2）该匀强电场的电场强度E；

（3）若另有一个与A的质量和电荷量相同、速率也相同的粒子A′，从C点沿与x轴负方向成30°

角的方向射入磁场，则粒子A′再次回到x轴上某点时，该点的坐标值为多少？

17.如图所示，两绳系一质量为m=0.1kg的小球，上面绳长L=2m，两端都拉直时与轴的夹角分别为30°

与45°

，问：

（1）球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧？

（2）当角速度为3rad/s时，上、下两绳拉力分别为多大？

18.如图所示，在光滑水平桌面上有一光滑小孔O，一根轻绳穿过小孔，一端连接质量为m=1kg的小球A，另一端连接质量为M=4kg的重物B，已知g=10m/s2，则

（1）当A球沿半径r=0.1m的圆周做匀速圆周运动，其角速度ω1为多大时，B物体处于将要离开、而尚未离开地面的临界状态？

（2）当小球A的角速度为ω2=10rad/s时，物体B对地面的压力为多大？

答案解析部分

一、单选题

1.【答案】A

【解析】【解答】解：

过最高点后，水平分速度要增大，经过四分之一圆周后，水平分速度为零，可知从最高点开始经过四分之一圆周，水平分速度先增大后减小，可知t1时刻小球通过最高点．根据题意知，图中x轴上下方图线围成的阴影面积分别表示从最低点经过四分之一圆周，然后再经过四分之一圆周到最高点的水平位移大小，可知S1和S2的面积相等．故A正确，B、C、D错误．

故答案为：

A．

【分析】轻杆相连的小球通过竖直平面内最高点的临界条件，小球在最高点的速度大于零即可。

根据水平速度时间图像的物理意义以及速度的合成和分解综合进行判断。

2.【答案】B

根据牛顿第二定律得：

mg+F=

，代入解得：

F=﹣

，知细杆对小球表现为支持力，所以小球对细杆表现为压力，大小为

．故B正确，A、C、D错误．

故选：

B．

【分析】根据小球在最高点的速度，根据径向的合力提供向心力，通过牛顿第二定律确定细杆对小球的作用力大小和方向，从而得知小球对细杆的作用力．

3.【答案】A

天车运动到P处突然停止时，A、B以相同的速度将做圆周运动，设原来的速度为v，绳长为L．

F﹣mg=m

得，F=mg+m

，因为A的绳长小于B的绳长，则A的拉力大于B的拉力，即FA＞FB．故A正确，B、C、D错误．

【分析】天车运动到P处突然停止时，A、B由于惯性，要继续运动，都将做圆周运动，根据合力提供向心力，求出拉力，从而比较出FA、FB的大小关系．

4.【答案】C

A、B：

汽车过凸形路面的最高点时，设速度为v，半径为r，竖直方向上合力提供向心力，由牛顿第二定律得：

mg﹣F1′=m

得：

F1′＜mg，

根据牛顿第三定律得：

F1=F1′＜mg，故A、B错误．

C、D：

汽车过凹形路面的最高低时，设速度为v，半径为r，竖直方向上合力提供向心力，由牛顿第二定律得：

F2′﹣mg=m

F2′＞mg，

F2=F2′＞mg，故C正确，D错误．

C．

【分析】汽车过凸形路面的最高点和通过凹形路面最低处时，重力与支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律列出表达式，再来分析判断压力与重力的关系．

5.【答案】C

【解析】解答：

解：

对A、B两球分别受力分析，如图

由图可知

F合=F合′=mgtanθ

根据向心力公式有

mgtanθ=ma=mω2R=m

解得

a=gtanθ

v=

ω=

由于A球转动半径较大，故向心加速度一样大，A球的线速度较大，角速度较小；

故选C．

分析：

对两小球分别受力分析，求出合力，根据向心力公式和牛顿第二定律列式求解，可得向心加速度、线速度和角速度．

6.【答案】C

A．对物体进行受力分析，物体在竖直方向上受重力和静摩擦力，并且这两个力相互平衡，水平方向受圆筒给它指向圆心的压力，所以物体受到三个力作用，故A错误；

B．由A得分析可知物体的合外力即为圆筒给它指向圆心的压力，所以物体所受向心力由压力提供，故B错误；

C．由向心力的提供来源可知C正确；

D．由B可知D错误．

【分析】物体相对桶壁静止也做匀速圆周运动，对物块进行受力分析，合外力提供向心力，方向指向圆心（圆心在轴线上与物块在同一水平面上）．

7.【答案】B

【解析】【解答】水滴在最高处离开伞边缘，沿切线方向飞出，由于受重力，所以做平抛运动，故B正确，A、C、D错误故选：

B

【分析】水滴在最高处离开伞边缘，沿切线方向飞出，飞出后根据水滴的受力判断其运动．

8.【答案】D

飞机在竖直平面内作匀速圆周运动，经过最低点时，飞行员受到竖直向下的重力G，座椅的竖直向上的支持力F′，它们的合力提供向心力，加速度方向竖直向上，合力方向竖直向上，根据牛顿第二定律分析得知，F′＞G．根据牛顿第三定律可知，飞行员对座椅的压力大小F等于座椅对飞行员的支持力大小F′．所以F＞G．

故选D

【分析】飞机在竖直平面内作匀速圆周运动，经过最低点时，飞行员受到重力G，座椅的支持力F′，根据牛顿第二定律分析这两个力的大小．根据牛顿第三定律可知，飞行员对座椅的压力大小等于座椅对飞行员的支持力大小．

9.【答案】C

摆球在水平面内做匀速圆周运动，小球只受重力和绳的拉力作用，二者合力提供向心力，故C正确．

C

【分析】分析小球的受力：

受到重力、绳的拉力，二者的合力提供向心力，向心力是效果力，不能分析物体受到向心力．

二、多选题

10.【答案】A,D

设内外轨的水平距离为d，根据火车转弯时，重力与支持力的合力提供向心力得：

m

=mg

如果r一定时，v越大则要求h越大，故C错误，D正确；

如果v一定时，r越大则要求h越小，r越小则要求h越大，故A正确，B错误．

故选AD

【分析】火车转弯时，重力与支持力的合力提供向心力，根据向心力公式即可求解．

11.【答案】A,B,D

在最高点，若杆子作用力为零，则有：

mg=m

解得：

，

A、若在最高点速度为

，杆子作用力为零，故A正确；

B、若在最高点，速度为零，则杆子作用力大小为mg，方向向上，是支持力，故B正确；

CD、当速度小于

时，杆子提供支持力；

当速度大于

，则杆提供向下的拉力．故C错误，D正确．

ABD

【分析】在最高点对球进行受力分析，合外力提供向心力，根据向心力公式列式求解，注意杆子的作用力可以向上，也可以向下．

12.【答案】A,B,D

A、向心加速度是描述圆周运动线速度方向变化快慢的物理量，故A正确；

B、向心力始终与速度的方向垂直，所以只改变线速度的方向，不改变线速度的大小，故B正确；

C、向心加速度的方向始终最小圆心，方向不断变化，不是恒定的，故C错误；

D、顾名思义可知，向心力是指向圆心的力，可知向心力的方向总是指向圆心，始终与速度方向垂直，故D正确；

【分析】匀速圆周运动的速度大小不变，速度方向时刻改变，向心力和向心加速度大小不变，方向始终指向圆心．

三、填空题

13.【答案】1：

2；

3：

2

【解析】【解答】过凸形桥最高点时：

mg﹣N1=m

得N1=mg﹣m

=m（10﹣100/20）=5m

由牛顿第三定律，车对桥的压力大小为5m．所以压力与汽车重力之比N1：

mg=5m：

10m=1：

过凹形桥最低点时：

N2﹣mg=m

得N2=mg+m

=m（10+100/20）=15m

由牛顿第三定律，车对桥的压力大小为15m．所以压力与汽车重力之比N2：

mg=15m：

10m=3：

1：

2，3：

2

【分析】轿车在凸形桥和凹形桥的最高点和最低点，靠重力和支持力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出桥面对轿车的支持力，从而得出轿车对桥面的压力．再求解压力与重力之比．

14.【答案】mgtanθ；

小球在水平面内做匀速圆周运动，对小球受力分析，如图

小球受重力、和绳子的拉力，合力提供向心力，

根据几何关系可知：

F向=mgtanθ，

根据向心力公式得：

F向=

，r=Lsinθ，

．

mgtanθ，

【分析】对小球受力分析，根据合力提供向心力求出向心力的大小，结合向心力与线速度的关系式得出线速度的大小．

四、解答题

15.【答案】解：

在最低点，根据牛顿第二定律得，

解得N=mg+

则汽车对路面的压力为8400N．

答：

此时汽车对路面的压力为8400N．

【解析】【分析】汽车在凹形桥的底端受重力和支持力，靠两个力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出支持力的大小，通过牛顿第三定律得出汽车对路面的压力．

五、综合题

16.【答案】

（1）解：

设粒子A速率为v0，其轨迹圆圆心在O点，故A运动至D点时速度与y轴垂直，粒子A从D至G作类平抛运动，令其加速度为a，在电场中运行的时间为t，则有：

和

联立①②解得：

故有：

OG=2R

（2）解：

粒子A的轨迹圆半径为R，由

…④又

…⑤

联立①③⑤得：

…⑥

（3）解：

令粒子A′轨迹圆圆心为O′，因为∠O′CA′=90°

，O′C=R，以O′为圆心，R为半径做A′的轨迹圆交圆形磁场O1于H点，则四边形CO′HO1为菱形，故O′H∥y轴，粒子A′从磁场中出来交y轴于I点，HI⊥O′H，所以粒子A′也是垂直于y轴进入电场的，令粒子A′从J点射出电场，交x轴于K点，因与粒子A在电场中的运动类似，∠JKG=45°

，GK=GJ．

OI﹣JG=R

又OI=R+Rcos30°

JG=Rcos30°

=

R

粒子A′再次回到x轴上的坐标为（

，0）

【解析】【分析】

（1）从D至G作类平抛运动，根据平抛运动规律列方程求解OG之间的距离；

（2）粒子在磁场中做匀速圆周运动，由圆周运动的半径表示出粒子的速度，结合牛顿第二定律和运动学公式求出匀强电场的电场强度E；

（3）结合题意作出所以粒子A′的运动轨迹，粒子A′也是垂直于y轴进入电场的，结合几何知识求解粒子A′再次回到x轴上某点时，该点的坐标值．

17.【答案】

当AC绳拉直但没有力时，即FT1=0时，由重力和绳BC的拉力FT2的合力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：

mgtan45°

=m

其中：

r=l•sin30°

ωmax=3.16rad/s

当FT2恰为零时，根据牛顿第二定律，有：

mgtan30°

ωmin=2.4rad/s

所以当2.4rad/s＜ω＜3.16rad/s时两绳均张紧．

小球的角速度在2.4rad/s＜ω＜3.16rad/s范围内两绳均张紧；

当ω=3rad/s时，两绳均处于张紧状态，此时小球受FT1、FT2、mg三力作用，正交分解后可得：

水平方向：

FT1sin30°

+FT2sin45°

=mlsin30°

ω2

竖直方向：

FT1cos30°

+FT2cos45°

=mg

代入数据后解得：

FT1=0.27N

FT2=1.09N

当ω=3rad/s时，AC绳拉力为0.27N，BC绳拉力1.09N．

（1）当AC绳拉直但没有力时，BC绳子拉力的水平分力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求出此时的角速度，当BC绳拉直但没有力时，AC绳子拉力的水平分力提供向心力，根据牛顿第二定律列式求出角速度，当角速度处于两者之间时，两绳均张紧；

（2）当ω=3rad/s时，AC、BC绳子拉力的水平分力的合力提供向心力，竖直方向分力之和与重力平衡，根据牛顿第二定律列式求解．

18.【答案】

当B对地面恰好无压力时，有：

Mg=FT′，

拉力FT′提供小球A所需向心力，则：

FT′=mrω′2

则有：

ω′=

角速度ω1为20rad/s时，B物体处于将要离开、而尚未离开地面的临界状态；

对小球A来说，小球受到的重力和支持力平衡．因此绳子的拉力提供向心力，则：

FT=mrω2=1×

0.1×

102N=10N，

对物体B来说，物体受到三个力的作用：

重力Mg、绳子的拉力FT、地面的支持力FN，由力的平衡条件可得：

FT+FN=Mg故FN=Mg﹣FT

将FT=10N代入可得：

FN=（4×

10﹣10）N=30N

由牛顿第三定律可知，B对地面的压力为30N，方向竖直向下．

物体B对地面的压力为30N，方向竖直向下．

（1）B物体处于将要离开而尚未离开地面的临界状态时地面给它的支持力为零，由此可以求出绳子上拉力，然后以A为研究对象根据向心力公式T=mω2r可以求出A球的角速度的大小．

（2）对A，绳子的拉力提供A所需的向心力，根据向心力公式T=mω2r，求出绳子上拉力．B受到重力、支持力和拉力，根据B处于平衡状态，求出地面给B的支持力，根据牛顿第三定律可知物体B对地面的压力．