2018-2019学年高中物理鲁科版必修二4.3向心力的实例分析（同步练习 共2份含解析）

学业分层测评(十七) (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．在水平面上转弯的汽车，向心力是(　　) A．重力和支持力的合力 B．静摩擦力 C．滑动摩擦力 D．重力、支持力和牵引力的合力 【解析】　水平面上转弯的汽车，重力和地面对汽车的支持力相平衡，向心力由指向圆心的静摩擦力提供，故B正确，A、C、D错误． 【答案】　B 2．某高速公路弯道处设计为内侧低外侧高的圆弧弯道，使路面与水平面有一倾角α，弯道半径为R.当汽车在该弯道处沿侧向的摩擦力恰为零时，汽车转弯的速度v为(　　) A．v＝ B．v＝ C．v＝ D．安全速度与汽车的质量有关 【解析】　当汽车在该弯道处沿侧向的摩擦力恰为零时，汽车转弯所需的向心力由重力和路面支持力的合力提供，即mgtan α＝m，则汽车的转弯速度为v＝，选项A正确． 【答案】　A 3．冰面对溜冰运动员的最大静摩擦力为运动员重力的k倍，在水平冰面上沿半径为R的圆周滑行的运动员，其安全速度应为(　　) A．v＝k　　　　　　　 B．v≤ C．v≥ D．v≤  【解析】　当处于临界状态时，有kmg＝m，得临界速度v＝.故安全速度v≤. 【答案】　B 4．如图4-3-14所示，将完全相同的两小球A、B用长L＝0.8 m的细绳悬于以v＝4 m/s向左匀速运动的小车顶部，两球与小车前后壁接触．由于某种原因，小车突然停止，此时悬线中张力之比TA∶TB为(g取10 m/s2)(　　) 图4-3-14 A．1∶1　　　　　　 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 【解析】　小车突然停止，B球将做圆周运动，所以TB＝m＋mg＝30m；A球将静止，TA＝mg＝10m，故此时悬线中张力之比为TA∶TB＝1∶3，C选项正确． 【答案】　C 5.如图4-3-15所示，用轻绳一端拴一小球，绕另一端O在竖直平面内做圆周运动．若绳子不够牢，则运动过程中绳子最易断的位置是小球运动到(　　) 图4-3-15 A．最高点 B．最低点 C．两侧与圆心等高处 D．无法确定 【解析】　在最低点位置时，小球的速率最大，向心力方向又向上，拉力F＝mg＋m，此处绳子受到的拉力最大，故最易断．选项B正确． 【答案】　B 6．长为L的细线一端拴一质量为m的小球，小球绕细线另一固定端在竖直平面内做圆周运动并恰能通过最高点，不计空气阻力，设小球通过最低点和最高点时的速度分别为v1和v2，细线所受拉力分别为F1、F2，则(　　) A．v1＝ B．v2＝0 C．F1＝5mg D．F2＝mg 【解析】　小球恰能通过最高点，细线拉力F2＝0，由mg＝m，得v2＝；由机械能守恒定律得：mv＝mg·2L＋mv，解得：v1＝；通过最低点时，由F1－mg＝m，解得F1＝6mg.故选A. 【答案】　A 7．质量可忽略，长为L的轻棒，末端固定一质量为m的小球，要使其绕另一端点在竖直平面内做圆周运动，那么小球在最低点时的速度v必须满足的条件为(　　) A．v≥ B．v≥ C．v≥2 D．v≥ 【解析】　小球到最高点时速度v1≥0，由机械能守恒定律得：mv2＝mg·2L＋mv，解得：v≥2.故选C. 【答案】　C 8．质量为103 kg的小汽车驶过一座半径为50 m的圆形拱桥，到达桥顶时的速度为5 m/s.求： (1)汽车在桥顶时对桥的压力； (2)如果要求汽车到达桥顶时对桥的压力为零，且车不脱离桥面，到达桥顶时的速度应是多大？ 【解析】　(1)汽车在最高点时重力与支持力的合力提供向心力． mg－N＝m N＝mg－m＝9 500 N 由牛顿第三定律可知，汽车对桥的压力 N′＝9 500 N(竖直向下)． (2)当汽车对桥面压力恰好为0时，有：mg＝m v＝＝10 m/s. 【答案】　(1)9 500 N　竖直向下　(2)10 m/s [能力提升] 9．(多选)如图4-3-16所示，小球m在竖直放置的光滑的圆形管道内做圆周运动，下列说法正确的是 (　　) 图4-3-16 A．小球通过最高点时的最小速度是 B．小球通过最高点时的最小速度为零 C．小球通过最低点时对管壁压力一定大于重力 D．小球在水平线ab以上的管道中运动时外侧管壁对小球一定有作用力 ... ...