《第2节 科学探究：向心力》同步练习
一、基础巩固
知识点1 向心力概念的理解
1.(多选)[2022河南省南阳市一中月考]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
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 2.[2022河南郏县实验高中期中考试]一段内径均匀内表面光滑的圆弧形水管置于水平面上,当管道中通有流量稳定的水流时,水流方向由a流向b,则下列各图关于水流对管道的作用力方向正确的是 ( )
知识点2 探究影响向心力大小的因素
3.[2022广东广雅中学期中考试]某实验小组利用如图所示的装置进行“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验。转动手柄,可使塔轮、长槽和短槽随之匀速转动。塔轮自上而下有三层,每层左、右半径之比分别是1∶1、2∶1和3∶1。左、右塔轮通过皮带连接,并可通过改变皮带所处层来改变左、右塔轮的角速度之比。实验时,将两个小球分别放在短槽C处和长槽的A(或B)处,A、C到左、右塔轮中心的距离相等,两个小球随塔轮做匀速圆周运动,向心力大小关系可由标尺露出的等分格的格数判断。 (1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中的 。
A.理想实验法 B.等效替代法
C.控制变量法 D.演绎法
(2)如图所示,实验中某同学把两个质量相等的小球放在A、C位置,将皮带处于左、右两边半径不等的塔轮上,转动手柄,观察左、右标尺的刻度。这是在探究向心力大小F与 (填选项前的字母)。
A.质量m的关系
B.半径r的关系
C.角速度ω的关系
(3)若与皮带连接的左、右两个变速塔轮半径之比为3∶1,则标尺上的等分格显示出两个小球所受向心力之比为 (填选项前的字母)。 A.3∶1 B.1∶3 C.9∶1 D.1∶9
知识点3 利用向心力公式进行计算
4.[2022广东深圳中学期中考试]如图所示,摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动,座舱的质量为m,运动半径为R,角速度大小为ω,重力加速度为g,则座舱 ( )
A.运动周期为
B.在与转轴水平等高处受摩天轮作用力的大小为mg
C.线速度的大小为ω2R
D.所受合力的大小始终为mω2R
5.游乐场的悬空旋转椅结构如图甲所示,一个游客通过长L=10 m的轻绳悬挂在半径R=4 m的
水平圆形转盘的边缘。整个装置可绕通过转盘圆心的竖直杆匀速转动,简化力学结构如图乙所示,已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g=10 m/s2,不考虑空气阻力。当轻绳与竖直方向夹角θ=37°时,旋转椅的线速度大小为 ( )
A.5 m/s B.5 m/s
C.10 m/s D.10 m/s
6.[2022河南省安阳市月考]如图所示,长度为2L的轻质硬杆一端固定在O点,可绕O点在竖直面内摆动。在轻杆另一端固定一小球Q,中点固定一个小球P,P与Q质量之比为1∶2。两小球经过O点正下方时,P的速度大小为,重力加速度为g,轻杆PQ段和OP段的拉力大小之比为 ( )
A. B. C. D.
知识点4 向心加速度
7.(多选)[2022广东韶关实验中学期中考试]如图所示的图线是P、Q两质点做圆周运动时的向心加速度a随半径r变化的关系图线,图线分别为双曲线的一部分和过原点的直线,则 ( )
A.质点P的线速度大小不变
B.质点P的角速度大小不变
C.质点Q的线速度大小不变
D.质点Q的角速度大小不变
8.[2022浙江宁波市期中考试]如图是一种叫“指尖陀螺”的玩具。当将陀螺绕位于中心A的转轴旋转时,陀螺上的B、C两点的周期、角速度、线速度、向心加速度的关系正确的是 ( )
A.TB=TC,vB>vC
B.TB=TC,vB<vC
C.ωB<ωC,vB=vC
D.ωB=ωC,aB>aC
9.[2022江苏省宝应中学月考]如图所示,A、B两个物体放在水平旋转的圆盘上,A的质量为m,B的质量为2m,B与转轴的距离为R,A与转轴的距离为2R,两物体与圆盘之间的动摩擦因数相同,在转盘转速缓慢增加的过程中,两物体始终相对盘静止,下列说法正确的是 ( )
A.A与B的线速度大小之比为2∶1
B.A与B的角速度之比为2∶1
C.A与B的向心加速度大小之比为1∶2
D.A与B所受摩擦力大小之比为1∶2
二、能力提升
1.[2022江苏省海安中学检测]如图所示,长为L的细绳一端固定,另一端系一质量为m的小球。
若给小球一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆。设细绳与竖直方向的夹角为θ,重力加速度为g,下列说法正确的是 ( )
A.小球受重力、绳的拉力和向心力作用
B.小球的线速度v=
C.小球的角速度ω=
D.小球的向心加速度an=gtan θ
2.(多选)[2022广西平果二中期中考试]如图所示为《天工开物》一书中描绘的牛力齿轮翻车的场景,体现了我们祖先的劳动智慧。已知A、B、C三齿轮半径的大小关系为rA∶rB∶rc=4∶2∶1,下列判断正确的是 ( )
A.齿轮A、B、C角速度之比为2∶1∶1
B.齿轮A、B、C边缘线速度之比为2∶2∶1
C.齿轮A、B、C边缘向心加速度之比为2∶1∶2
D.齿轮A、B、C转动频率之比为1∶2∶2
3.将一平板折成如图所示形状,AB部分水平且粗糙,BC部分光滑且与水平面成θ角,板绕竖直轴OO'匀速转动,放在AB板E处和放在BC板F处的可视为质点的小物块均刚好不滑动,若放在E处的小物块与AB板间的动摩擦因数μ=tan θ,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则放在E处和放在F处的小物块到转动轴的距离之比r1:r2为 ( )
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