魯科版必修2 向心力與向心加速度 第1課時(shí) 作業(yè).doc

第2節(jié)向心力與向心加速度1.如圖所示，有一個(gè)水平大圓盤繞過(guò)圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，某人站在距圓心為r處的p點(diǎn)不動(dòng)，下列關(guān)于人的受力的說(shuō)法中正確的是()a人在p點(diǎn)不動(dòng)，因此不受摩擦力作用b人隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其重力和支持力充當(dāng)向心力c人隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓盤對(duì)他的摩擦力充當(dāng)向心力d若使圓盤以較小的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，人在p點(diǎn)受到的摩擦力不變解析由于人隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以一定需要向心力，且該力一定指向圓心方向，而重力和支持力均在豎直方向上，它們不能充當(dāng)向心力，因此該人會(huì)受到摩擦力的作用，且摩擦力充當(dāng)向心力，選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤，c正確；由于人隨圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，半徑不變，當(dāng)圓盤的轉(zhuǎn)速變小時(shí)，由fm(2n)2r可知，所需向心力變小，受到的摩擦力變小，選項(xiàng)d錯(cuò)誤。答案c2關(guān)于向心力的說(shuō)法中正確的是()a物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生向心力b向心力不改變做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的速度大小c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力是不變的d做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受各力的合力一定是向心力解析：選b力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，因?yàn)橛邢蛐牧ξ矬w才做圓周運(yùn)動(dòng)，而不是因?yàn)樽鰣A周運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生向心力，故a項(xiàng)錯(cuò)誤；向心力只改變物體速度的方向，不改變速度的大小，故b項(xiàng)正確；物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力方向永遠(yuǎn)指向圓心，其大小不變，方向時(shí)刻改變，故c項(xiàng)錯(cuò)誤；只有勻速圓周運(yùn)動(dòng)中合外力提供向心力，而非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心力并非物體所受的合外力，故d項(xiàng)錯(cuò)誤。3.如圖所示，一小球用細(xì)繩懸掛于o點(diǎn)，將其拉離豎直位置一定角度后釋放，讓小球以o點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)中小球所需的向心力是()a繩的拉力b重力和繩子拉力的合力c重力和繩子拉力的合力沿繩方向的分力d重力沿繩方向分力解析：選c如圖所示，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，它受重力和繩子拉力作用，向心力是指向圓心方向的合外力。因此，它可以是小球所受合力沿繩方向的分力，也可以是各力沿繩方向的分力的合力，故c正確，a、b、d錯(cuò)誤。4未來(lái)的星際航行中，宇航員長(zhǎng)期處于零重力狀態(tài)，為緩解這種狀態(tài)帶來(lái)的不適，有人設(shè)想在未來(lái)的航天器上加裝一段圓柱形“旋轉(zhuǎn)艙”，如圖所示。當(dāng)旋轉(zhuǎn)艙繞其軸線勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)，宇航員站在旋轉(zhuǎn)艙內(nèi)圓柱形側(cè)壁上，可以受到與他站在地球表面時(shí)相同大小的支持力。為達(dá)到上述目的，下列說(shuō)法正確的是()a旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度就應(yīng)越大b旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度就應(yīng)越小c宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應(yīng)越大d宇航員質(zhì)量越大，旋轉(zhuǎn)艙的角速度就應(yīng)越小解析：選b旋轉(zhuǎn)艙對(duì)宇航員的支持力提供宇航員做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即mgm2r，解得，即旋轉(zhuǎn)艙的半徑越大，角速度越小，而且與宇航員的質(zhì)量無(wú)關(guān)，選項(xiàng)b正確。5.(多選)關(guān)于北京和廣州隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度，下列說(shuō)法中正確的是()a它們的方向都是沿半徑指向地心b它們的方向都在平行于赤道的平面內(nèi)指向地軸c北京的向心加速度比廣州的向心加速度大d北京的向心加速度比廣州的向心加速度小解析如圖所示。地球表面各點(diǎn)的向心加速度方向都在平行于赤道的平面內(nèi)指向地軸，b正確，a錯(cuò)誤；設(shè)地球半徑為r0，在地面上緯度為的p點(diǎn)，做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑rr0cos ，其向心加速度為a2r2r0cos 。由于北京的地理緯度比廣州的大，cos 小，兩地隨地球自轉(zhuǎn)的角速度相同，因此北京隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度比廣州的小，d正確，c錯(cuò)誤。答案bd6.圖為甲、乙兩球做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度的大小隨半徑變化的圖像，其中甲的圖線為雙曲線，由圖像可知，甲球運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度大小_，角速度_；乙球運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度的大小_，角速度_。(填“變化”或“不變”)解析：由題圖可知，甲的向心加速度與半徑成反比，根據(jù)公式a可知，甲的線速度大小不變；由題圖可知，乙的加速度與半徑成正比，根據(jù)公式a2r可知，乙的角速度不變。再由vr分別得出甲的角速度、乙的線速度的變化情況。答案：不變變化變化不變7“神舟”五號(hào)飛船發(fā)射升空后，進(jìn)入橢圓軌道，然后實(shí)施變軌進(jìn)入距地球表面約343 km的圓形軌道。已知飛船的質(zhì)量為8 000 kg，飛船約90 min繞地球一圈，地球半徑取6.37103 km，試求飛船在變軌成功后的向心加速度及其所受的向心力。=解析：由已知數(shù)據(jù)可算出飛船的角速度 rad/s1.16103 rad/s飛船的向心加速度a2r(1.16103)2(6 370343)103 m/s29.03 m/s2飛船所受的向心力fm2r8 000(1.16103)2(6 370343)103 n7.23104 n。答案：9.03 m/s27.23104 n8.如圖所示，旋轉(zhuǎn)木馬被水平鋼桿拴住，繞轉(zhuǎn)臺(tái)的中心軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若相對(duì)兩個(gè)木馬間的桿長(zhǎng)為6 m，木馬的質(zhì)量為30 kg，騎木馬的兒童質(zhì)量為40 kg，當(dāng)木馬旋轉(zhuǎn)的速度為6 m/s時(shí)，試問(wèn)：(1)此時(shí)木馬和兒童的向心力由哪個(gè)物體提供？(2)此時(shí)兒童受到的向心力是多大？解析：(1)木馬受騎在木馬上的兒童和鋼桿對(duì)它的作用力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。木馬受到的向心力由鋼桿提供；兒童受到木馬對(duì)他的作用力和重力作用，向心力由木馬提供。(2)兒童所受向心力由木馬提供且指向圓心，由fm得f40 n480 n。答案：(1)鋼桿木馬(2)480 n9.如圖所示，在繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤上，離軸心r20 cm處放置一小物塊a，其質(zhì)量為m2 kg，a與圓盤間相互作用的靜摩擦力的最大值為其重力的k倍(k0.5)。試求：(1)當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度12 rad/s時(shí)，物塊a與圓盤間的靜摩擦力為多大？方向如何？(2)欲使物塊a與圓盤間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度為多大？(取g10 m/s2)思路點(diǎn)撥解此題注意兩點(diǎn)：(1)物塊隨圓盤一起繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需的向心力由靜摩擦力提供。(2)當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度最大。解析(1)根據(jù)牛頓第二定律可得物塊受到的靜摩擦力的大小為ff向m12r1.