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2025粵教版高中物理必修第二冊
分層作業8　向心力與向心加速度
A組 必備知識基礎練
　　　　　　　　　　　　　　　　　
題組一　向心力
1.如圖所示,摩托車在水平面上轉彎,為其提供向心力的是(　　)
A.重力和支持力的合力
B.靜摩擦力
C.滑動摩擦力
D.重力、支持力、牽引力的合力
2.如圖所示,小物塊緊貼在圓筒的豎直內壁上,隨圓筒一起繞豎直中心軸做勻速圓周運動.提供小物塊做圓周運動的向心力的是(　　)
A.小物塊所受的重力
B.小物塊所受的彈力
C.小物塊所受的摩擦力
D.小物塊所受的重力和摩擦力的合力
題組二　向心加速度
3.如圖所示,距轉軸0.5 m的小物塊隨水平圓盤一起做勻速圓周運動,圓盤轉動的角速度為2 rad/s.小物塊向心加速度的大小是(　　)
A.0.5 m/s2 B.1 m/s2
C.1.5 m/s2 D.2 m/s2
4.如圖所示,a、b是傘面上兩顆相同的雨滴.當以傘柄為軸旋轉雨傘時,下列說法正確的是 (　　)
A.a更容易移動,因為a所需的向心加速度更小
B.a更容易移動,因為a所需的向心加速度更大
C.b更容易移動,因為b所需的向心加速度更小
D.b更容易移動,因為b所需的向心加速度更大
題組三　探究影響向心力大小的因素
5.做探究向心力大小F與小球質量m、角速度ω和半徑r之間關系的實驗時,使用的方法是(　　)
A.控制變量法 B.理想實驗法
C.等效替代法 D.邏輯推理法
6.如圖為“感受向心力”的實驗,細繩的一端系著一個小球,手握細繩的另一端使小球在光滑水平桌面上做勻速圓周運動,通過細繩的拉力來感受向心力.下列說法正確的是(　　)
A.只增大小球運動的角速度,細繩的拉力不變
B.只增大小球運動的角速度,細繩的拉力減小
C.只更換一個質量較大的小球,細繩的拉力不變
D.只更換一個質量較大的小球,細繩的拉力增大
題組四　圓周運動的動力學問題
7.(2024廣東中山檢測)進入冬季后,北方的冰雪運動吸引了許多南方游客.如圖為雪地轉轉游戲,人乘坐雪圈(人和雪圈總質量為50 kg)繞軸以2 rad/s的角速度在水平雪地上勻速轉動,已知水平桿長為2 m,離地高為2 m,繩長為4 m,且繩與水平桿垂直.則雪圈(含人)(　　)
A.所受的合外力為零
B.圓周運動的半徑為2 m
C.線速度大小為4 m/s
D.所受向心力大小為800 N
8.某機場行李傳送裝置可簡化為如圖所示,行李(看成質點)在彎道部分的運動視為勻速圓周運動,軌跡如圖中圓弧AB所示.已知圓弧AB的長度l=1.5 m,所對應的半徑r=1.2 m.質量m=10 kg的行李從A運動到B的過程中,所用時間t=5 s,求:
(1)行李線速度的大小;
(2)行李所受向心力的大小.
B組 關鍵能力提升練
9.(多選)(2024廣東佛山檢測)圖甲為游樂場中的“空中飛椅”項目.“空中飛椅”結構示意圖如圖乙所示,轉動軸帶動頂部圓盤轉動,懸繩一端系在圓盤邊緣,另一端系著椅子.若所有椅子質量相等,懸繩長短不一定相等,忽略懸繩質量與空氣阻力,則坐在椅子上的游客與椅子整體隨圓盤勻速轉動的過程中(　　)
A.任一時刻,所有游客的線速度都相同
B.所有游客做圓周運動的周期都相同
C.懸繩越長,懸繩與豎直方向的夾角就越大
D.懸繩與豎直方向的夾角與游客質量無關
10.(2024廣東東莞高一階段練習)圖甲是某同學探究做圓周運動的物體的向心力、軌道半徑及線速度大小關系的實驗裝置,圓柱體放置在水平光滑圓盤上做勻速圓周運動.力傳感器測量向心力F,速度傳感器測量圓柱體的線速度大小v,該同學通過保持圓柱體質量和運動半徑不變,來探究向心力F與線速度大小v的關系.
(1)該同學采用的實驗方法為　　　　.
A.等效替代法
B.控制變量法
C.理想化模型法
(2)改變線速度大小v,多次測量,該同學測出了五組F、v數據,如下表所示.該同學對數據分析后,在圖乙坐標紙上描出了五個點.
v/(m·s-1) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
F/N 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90
①作出F-v2圖線.
②若圓柱體運動半徑r=0.2 m,由作出的F-v2圖線可得圓柱體的質量m=　　　　 kg.(結果保留2位有效數字)
11.如圖所示,水平轉臺上有一個物塊,用長為L的輕細繩將物塊連接在通過轉臺中心的轉軸上,細繩與豎直轉軸的夾角為θ,系統靜止時細繩繃直但拉力為零.物塊與轉臺間的動摩擦因數為μ,設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,重力加速度為g.物塊隨轉臺由靜止開始緩慢加速轉動,求:
(1)繩中剛要出現拉力時轉臺的角速度ω1;
(2)物塊剛離開轉臺時轉臺的角速度ω2.
分層作業8　向心力與向心加速度
1.B　解析 摩托車在水平路面上轉彎時受到重力、支持力、牽引力以及指向圓心的靜摩擦力,所需的向心力由靜摩擦力提供,故B正確.
2.B　解析 小物塊緊貼在圓筒的豎直內壁上,隨圓筒一起繞豎直中心軸做勻速圓周運動,所以提供小物塊做圓周運動的向心力的是小物塊所受的彈力,B正確.
3.D　解析 小物塊向心加速度a=ω2r=22×0.5 m/s2=2 m/s2,故選D.
4.D　解析 當雨滴隨雨傘一起繞傘柄轉動時,需要的向心加速度為an=ω2r,可以看出半徑越大,所需向心加速度越大,更容易發生移動,因為b的半徑大于a的半徑,故b更容易移動,D正確,A、B、C錯誤.
5.A　解析 本實驗中要分別探究向心力大小與質量m、角速度ω、半徑r之間的關系,所以需要用到控制變量法.故選A.
6.D　解析 根據F=mω2r可知,只增大小球運動的角速度,細繩的拉力變大,只更換一個質量較大的小球,細繩的拉力增大.故選D.
7.D　解析 根據幾何關系可知,雪圈(含人)做勻速圓周運動的半徑為r= m=4 m,則線速度大小為v=ωr=2×4 m/s=8 m/s,雪圈(含人)所受的合外力提供所需的向心力,則有F合=F向=mω2r=50×22×4 N=800 N,故選D.
8.解析 (1)根據線速度的定義得
v=
代入數據得
v=0.3 m/s.
(2)由牛頓第二定律得
F=m
聯立代入數據得
F=0.75 N.
答案 (1)0.3 m/s　(2)0.75 N
9.BCD　解析 根據題意可知,所有游客為同軸轉動,則所有游客做圓周運動的角速度相同,由v=ωr可知,游客做圓周運動的半徑不同,線速度大小不同,游客的線速度方向也不同,由T=可知,所有游客做圓周運動的周期都相同,故A錯誤,B正確;根據題意,設繩長為L,懸繩與豎直方向的夾角為θ,則有mgtan θ=mω2,解得=L,可知,懸繩與豎直方向的夾角與游客質量無關,懸繩越長,θ越大,即懸繩越長,懸繩與豎直方向的夾角就越大,故C、D正確.
10.解析 (1)實驗中研究向心力和線速度大小的關系,保持圓柱體質量與運動半徑不變,采用的實驗方法是控制變量法,故B正確,A、C錯誤.
(2)①作出F-v2圖線,如圖所示.
②根據F=m,圖線的斜率k=,代入數據解得m=0.18 kg.
答案 (1)B　(2)①圖線見解析　②0.18
11.解析 (1)當物塊與轉臺間達到最大靜摩擦力時,繩中要出現拉力,由牛頓第二定律得μmg=mLsin θ
解得ω1=.
(2)物塊剛離開轉臺時,物塊和轉臺之間恰好無相互作用力,有FN=0,f=0
對物塊有Tsin θ=mLsin θ,Tcos θ=mg
聯立解得ω2=.
答案 (1)　(2)
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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