資源簡介

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2025粵教版高中物理必修第二冊
分層作業10　離心現象及其應用
A組 必備知識基礎練
　　　　　　　　　　　　　　　　　
題組一　離心現象的應用
1.用繩子系一個小球在光滑的水平面上做勻速圓周運動,當繩子突然斷了以后,小球的運動情況是(　　)
A.沿半徑方向接近圓心
B.沿半徑方向遠離圓心
C.沿切線方向做直線運動
D.仍維持圓周運動
2.如圖所示的四種情形中,防止離心現象的是(　　)
A.圖甲中,火車轉彎時不得超速通過
B.圖乙中,棉花糖機制作棉花糖
C.圖丙中,儀器通過高速旋轉分離血液成分
D.圖丁中,洗衣機甩干時脫水筒在高速旋轉
題組二　離心現象的動力學分析
3.(多選)在公路轉彎處外側的李先生家門口,三個月內連續發生了八次大卡車側翻的交通事故,經公安部門和交通部門協力調查,畫出的現場示意圖如圖所示,為了避免事故再次發生,很多人提出了建議,下列建議合理的是(　　)
A.在進入轉彎處設立限速標志,提醒司機不要超速轉彎
B.改造此段彎路,使彎道內側高、外側低
C.改進路面設計,增大車輪與路面間的摩擦
D.提醒司機以更小半徑轉彎
4.(多選)離心沉淀器可以加速物質的沉淀.如圖是它的示意圖,試管中先裝水,再加入粉筆粉末后攪拌均勻,當試管繞豎直軸高速旋轉時,兩個試管幾乎成水平狀態,然后可觀察到粉筆粉末沉淀在試管的底部.則(　　)
A.旋轉越快,試管的高度越低
B.粉筆粉末向試管底部運動是一種離心現象
C.旋轉越快,粉筆粉末的沉淀現象越明顯
D.旋轉越快,粉筆粉末的沉淀現象越不明顯
題組三　豎直面圓周運動
5.如圖所示,飛機在豎直平面內俯沖又拉起,在最低點時,座椅對飛行員的支持力為F,飛行員所受重力為G.則(　　)
A.F=G B.F>G
C.F=0 D.F6.(2024湖南岳陽學業考試)公路上的拱形橋很常見,汽車通過橋最高點時的運動可以看作圓周運動.如圖所示,汽車通過橋最高點時(　　)
A.汽車對橋的壓力等于汽車的重力
B.汽車對橋的壓力大于汽車的重力
C.汽車過橋最高點時所需要的向心力方向豎直向下
D.汽車做圓周運動所需要的向心力為0
B組 關鍵能力提升練
7.“S”路曲線行駛是我國駕駛證考試中的一項科目,某次練習過程中,有兩名學員分別坐在駕駛座和副駕駛座上,并且始終與汽車保持相對靜止,汽車在彎道上行駛時可視作圓周運動,行駛過程中未發生打滑.如圖所示,當汽車在水平“S”路上該處減速行駛時(　　)
A.兩名學員的線速度相等
B.坐在駕駛座上的學員容易被甩出去
C.坐在副駕駛座上的學員受到汽車的作用力較大
D.汽車對學員的作用力大于學員所受的重力
8.(多選)如圖甲所示,滾筒洗衣機脫水時,衣物緊貼著滾筒壁在豎直平面內做順時針的勻速圓周運動.如圖乙所示,一件衣物隨著滾筒經過a、b、c、d四個位置,下列說法正確的是(　　)
A.衣物中的水滴最容易在a位置被甩出
B.在b位置滾筒壁對衣物的力指向滾筒圓心
C.衣物中的水滴最容易在c位置被甩出
D.在d位置衣物受到的合力指向滾筒圓心
9.如圖為一種叫作魔盤的娛樂設施,魔盤繞中心軸線在水平面內做圓周運動,當魔盤轉動很慢時,站在魔盤上的人會隨魔盤一起轉動,當魔盤轉速逐漸增大時,人會陸續被甩向盤邊,轉速達到一定值時,人會“貼”在魔盤豎直壁上而不會滑下.若所有人與魔盤間各部分的動摩擦因數均為μ,且最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,魔盤半徑為r,則下列說法正確的是 (　　)
A.人隨魔盤轉動過程中受重力、彈力、摩擦力和向心力作用
B.轉速增大,兩人抱在一起不容易被甩到邊上
C.當魔盤角速度為ω時,離圓心距離r0<處的人不會被甩出
D.當人能“貼”在魔盤豎直壁上且對盤底無壓力時,魔盤的轉速一定不小于
C組 核心素養拔高練
10.(2024廣東廣州高一檢測)氣嘴燈安裝在自行車的氣嘴上,騎行時會發光,一種氣嘴燈的感應裝置結構如圖所示,感應裝置內壁光滑,質量為m的重物套在光滑桿上,一端通過勁度系數為k的彈簧連在A點,重物上有觸點C,在B端固定有觸點D,如圖重物靜止時C、D間的距離Δx=.當觸點C、D接觸后,LED燈就會發光,測得自行車車輪內徑為R.讓安裝了氣嘴燈的自行車倒放在地面上,旋轉前車輪研究LED發光情況.重力加速度大小為g.氣嘴燈大小相對車輪內徑可忽略不計.
(1)若前輪勻速轉動時,線速度大小v0=:
①當氣嘴燈運動到最低點時,求B端對重物的支持力;
②通過計算判斷LED燈是否能一直發光.
(2)若使前輪勻速轉動一周,線速度大小v1=,求LED燈發光的時間.
分層作業10　離心現象及其應用
1.C　解析 當繩子斷了以后,向心力消失,小球做離心運動,由于慣性,小球沿切線方向做直線運動,選項C正確.
2.A　解析 火車轉彎時,按規定速度通過是為了防止離心現象,故A符合題意;制作棉花糖的過程中,糖熔化后被甩出做離心運動,是應用了離心現象,故B不符合題意;通過高速旋轉分離血液成分,是應用了離心現象,故C不符合題意;洗衣機甩干時脫水筒在高速旋轉,衣服上水所受的附著力小于所需向心力時做離心運動,是應用了離心現象,故D不符合題意.
3.AC　解析 卡車發生側翻的原因是卡車受到的力小于做圓周運動所需的向心力,發生離心運動,所以要避免事故再次發生,需要增大車所受的力或者減小向心力.當卡車在水平路面上轉彎時,靜摩擦力提供向心力,增大車輪與路面間的摩擦可以避免事故的發生,C合理;當彎路的內側高、外側低時,車重力沿斜面方向的分力背離圓心,導致合力不夠提供向心力,會導致事故發生,所以應該改造此段彎路,使彎道內側低、外側高,使支持力和重力的合力沿水平方向有向里的分量,B不合理;卡車做圓周運動所需的向心力F=m,可知當減小速度或增大轉彎半徑時,向心力減小,可以避免事故的發生,A合理,D不合理.
4.BC　解析 對試管整體分析,整體受到的合力提供向心力,設試管中心線與豎直方向夾角為α,則提供的向心力為mgtan α,當轉速增大時,需要的向心力增大,故α增大,試管越高,選項A錯誤;離心沉淀器是一種離心設備,不同的物質混合,當其工作時,會發生離心現象,選項B正確;轉速越快,離心運動越劇烈,粉筆粉末的沉淀現象越明顯,選項C正確,D錯誤.
5.B　解析 飛機在豎直平面內做圓周運動,在最低點由牛頓第二定律有F-G=ma,可知F>G,故選B.
6.C　解析 汽車通過橋最高點時,對汽車受力分析,在豎直方向受重力和橋的支持力,汽車做圓周運動,則重力與支持力的合力提供向心力,且指向圓心,因此向心力方向豎直向下,由牛頓第二定律可得mg-FN=m,解得FN=mg-m,可知橋對汽車的支持力小于重力,由牛頓第三定律可知,汽車對橋的壓力小于汽車的重力,A、B錯誤,C正確;汽車做圓周運動,由牛頓第二定律可知,所需要的向心力不是0,若向心力是0,汽車就不能做圓周運動,D錯誤.
7.D　解析 兩名學員做圓周運動的半徑不同,則兩名學員的線速度大小和方向均不相同,選項A錯誤;坐在副駕駛座上的學員由于運動的圓周軌跡半徑更大,因此在角速度相同的前提下,所受的向心加速度更大,更容易被甩出去,選項B錯誤;學員質量未知,無法比較受到汽車的作用力的大小,選項C錯誤;汽車對學員的作用力的豎直分力等于學員所受的重力,水平分力提供向心力,故大于重力,選項D正確.
8.CD　解析 因b、d兩位置向心力(合力)既不是最大,也不是最小,附著力不會出現極值,所以只分析a、c兩點即可.設a、c兩個位置水滴與衣物之間的附著力分別為Fa、Fc,轉動的角速度為ω,在a位置有mg+Fa=mω2R,在c位置有Fc-mg=mω2R,則c位置所需附著力更大,所以衣物中的水滴最容易被甩出的位置是c位置,故A錯誤,C正確;衣物緊貼著滾筒壁做勻速圓周運動,所受合力提供向心力,指向滾筒圓心,在b位置,衣物受滾筒壁對衣物的力和重力作用,合力指向滾筒圓心,故B錯誤,D正確.
9.D　解析 人隨魔盤轉動過程中受重力、彈力、摩擦力,向心力是效果力,故A錯誤;要使人不被甩到邊上,則最大靜摩擦力應大于等于所需向心力,即有μmg≥mr,可見此關系式與人的質量無關,所以轉速增大,兩人抱在一起不影響是否會被甩到邊上,故B錯誤;當魔盤角速度為ω時,要不被甩出,應該μmg>mr0ω2,得r0<,故C錯誤;人恰好“貼”在魔盤豎直壁上時,有mg=f,FN=mr,又f=μFN,聯立解得轉速為n=,則魔盤的轉速一定不小于,故D正確.
10.解析 (1)①由離心運動的原理,可知B端應在車輪轉軸外側,更靠近氣嘴,A端應在內側,如圖重物靜止時,彈簧彈力
F1=mg=kx
在最低點時,合力提供向心力有
F+k-mg=m
解得B端對重物的支持力
F=2mg
方向豎直向上.
②設當氣嘴燈運動到最高點時恰能發光,則此時的彈簧彈力為
F2=k=4mg
則此時的臨界狀態是彈簧彈力和其重力提供向心力
F2+mg=m
解得
v==v0
則LED燈恰能一直發光.
(2)因為
v1=所以LED燈不能一直發光,設剛好能發光時燈和圓心的連線與水平方向夾角為θ,則此時有
F2+mgsin θ=m
解得θ=30°
設此時前輪轉動周期為T,根據對稱性可知能正常發光的時間為
t=T=T=.
答案 (1)①2mg,豎直向上　②能　(2)
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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