向心力的来源1如图所示,小物体A 与圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起作匀速圆周运动,则A 的受力情况是(B )A 、受重力、支持力B 、受重力、支持力和指向圆心的摩擦力C 、重力、支持力、向心力、摩擦力D 、以上均不正确我们一般所说的重力,浮力,摩擦力,电场力等是有对应的物理实体的,是能够找到施力物体的。
还有一类力是以力的效果命名的,比如向心力,它一定是一个或多个力产生的效果。
这种力只是表示物体所受到的力的一部分或全部所产生的效果,并不是独立存在的一个力2.汽车甲和汽车乙质量相等,以相等速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,甲车在乙车的外侧.两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff 甲和Ff 乙.以下说法正确的是( )A .Ff 甲小于Ff 乙B .Ff 甲等于Ff 乙C .Ff 甲大于Ff 乙D .Ff 甲和Ff 乙大小均与汽车速率无关解析:本题重点考查的是匀速圆周运动中向心力的知识.根据题中的条件可知,两车在水平面做匀速圆周运动,则地面对车的摩擦力来提供其做圆周运动的向心力,则F 向=f ,又有向心力的表达式F 向=mv 2r,因为两车的质量相同,两车运行的速率相同,因此轨道半径大的车的向心力小,即摩擦力小,A 正确.答案:A3 一圆筒绕其中心轴OO 1匀速转动,筒内壁上紧挨着一个物体与筒一起运动相对筒无滑动,如图2所示,物体所受向心力是( C )A .物体的重力B .筒壁对物体的静摩擦力C .筒壁对物体的弹力D .物体所受重力与弹力的合力4.在世界一级锦标赛中,赛车在水平路面上转弯时,常常在弯道上冲出跑道,则以下说法正确的是( )A .运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的B .运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的C .,运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的D .由公式F =mω2r 可知,弯道半径越大,越容易冲出跑道解析:赛车在水平路面上转弯时,它需要的向心力是由赛车与地面间的摩擦力提供的,由向心力公式F =mv 2r知,当v 较大时,赛车需要的向心力也较大,当摩擦力不足以提供其所需的向心力时,赛车将冲出跑道,故选项C 正确.[来源:学&科&网]答案:C5一小球质量为m ,用长为L 的悬绳(不可伸长,质量不计)固定于O 点,在O 点正下方L/2处钉有一颗钉子,如图所示,将悬线沿水平方向拉直无初速度释放后,当悬线碰到钉子后的瞬间( )A .小球线速度没有变化B .小球的角速度突然增大到原来的2倍C .小球的向心加速度突然增大到原来的2倍D .悬线对小球的拉力突然增大到原来的2倍解析:在小球通过最低点的瞬间,水平方向上不受外力作用,沿切线方向小球的加速度等于零,因而小球的线速度不会发生变化,A正确;在线速度不变的情况下,小球的半径突然减小到原来的一半,由v =ωr 可知角速度增大为原来的2倍,B 正确;由a =v 2/r ,可知向心加速度突然增大到原来的2倍,C 正确;在最低点,F -mg =ma ,D 错误.答案:ABCθ O P6.上海锦江乐园新建的“摩天转轮”是在直径为98 m 的圆周上每隔一定位置固定一个座舱,每个座舱有6个座位.游人乘坐时,转轮始终不停地在竖直平面内匀速转动,试判断下列说法中正确的是( )A .每时每刻,乘客受到的合力都不为零[来源:学,科,网]B .每个乘客都在做加速度为零的匀速运动C .乘客在乘坐过程中对座位的压力始终不变D .乘客在乘坐过程中的机械能始终保持不变解析:由于乘客随座舱在竖直平面内做匀速圆周运动,故受到合力指向圆心,A 正确、B 错误;将加速度沿水平、竖直方向分解可知:人位于转轴以下时,人处于超重状态,人对座位的压力大于人的重力;人位于转轴以上时,人处于失重状态,人对座位的压力小于人的重力,C 错误;在运动过程中,人的动能始终不变,而势能在变化,D 错误.答案:A7.质量为m 的小球由轻绳a 和b 分别系于一轻质木架上的A 点和C 点,如图所示,当轻杆绕轴BC 以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,绳a 在竖直方向,绳b 在水平方向,当小球运动到图示位置时,绳b 被烧断的同时杆子停止转动,则 ( )A .小球仍在水平面内做匀速圆周运动B .在绳被烧断瞬间,a 绳中张力突然增大C .若角速度ω较小,小球在垂直于平面ABC 的竖直平面内摆动D .若角速度ω较大,小球可在垂直于平面ABC 的竖直平面内做圆周运动.BCD ;绳b 烧断前,竖直方向合力为零,即F a =mg ,烧断b 后,因惯性,要在竖直面内做圆周运动,且F a ′-mg =m v 2l ,所以F a ′>F a ,A 错B 对,当ω足够小时,小球不能摆过AB 所在高度,C 对,当ω足够大时,小球在竖直面内能通过AB 上方最高点,从而做圆周运动,D 对.8.(2011年淮北模拟)如图所示,小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,内侧壁半径为R ,小球半径为r ,则下列说法正确的是( )A .小球通过最高点时的最小速度v min =gR +rB .小球通过最高点时的最小速度v min =0C .小球在水平线ab 以下的管道中运动时,内侧管壁对小球一定无作用力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解析:小球沿管上升到最高点的速度可以为零,故A 错误,B 正确;小球在水平线ab以下的管道中运动时,由外侧管壁对小球的作用力N 与球重力在背离圆心方向的分力F mg 的合力提供向心力,即:N -mg =m v 2R +r,因此,外侧管壁一定对球有作用力,而内侧壁无作用力,C 正确;小球在水平线ab 以上的管道中运动时,小球受管壁的作用力与小球速度大小有关,D 错误.答案:BC9.如图所示,质量为m 的物块从半径为R 的半球形碗边向碗底滑动,滑到最低点时的速度为v ,若物块滑到最低点时受到的摩擦力是F f ,则物块与碗的动摩擦因数为 ( )A .F f mgB .F f mg +m v 2RC .F f mg -m v 2RD .F f m v 2R.B ;物块滑到最低点时受竖直方向的重力、支持力和水平方向的摩擦力三个力作用,据牛顿第二定律得F N -mg =m v 2R ,又F f =μF N ,联立解得μ=F f mg +m v 2R,选项B 正确. 10.用一根细线一端系一小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥顶上,如图所示,设小球在水平面内做匀速圆周运动的角速度为ω,细线的张力为F T ,则F T 随ω2变化的图象是下图中的 ( ).C ;小球角速度ω较小,未离开锥面对,设细线的张力为F T ,线的长度为L ,锥面对小球的支持力为F N ,则有F T cosθ+F N sinθ=mg ,F T sinθ-F N cosθ=mω2Lsinθ,可得出:F T =mgcosθ+mω2Lsin 2θ,可见随ω由0开始增加,F T 由mgcosθ开始随ω2的增大,线性增大,当角速度增大到小球飘离锥面时,F T ·sinα=mω2Lsinα,得F T =mω2L ,可见F T 随ω2的增大仍线性增大,但图线斜率增大了,综上所述,只有C 正确.11:如下图所示,将完全相同的两个小球A 、B ,用长L=0.8 m 的细绳悬于以v=4 m /s 向右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,小车突然停止运动,此时悬线的拉力之比F B ∶F A 为(g=10 m /s 2)( )A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4答案:C (A 球以v=4 m /s 的速度做匀速圆周运动,B 球静止)12 如图4所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相同的小球A 和B 紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内作匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )A. 球A 的线速度必定大于球B 的线速度B. 球A 的角速度必定小于球B 的角速度C. 球A 的运动周期必定小于球B 的运动周期D. 球A 对筒壁的压力必定大于球B 对筒壁的压力图4解析:对小球A 、B 受力分析,两球的向心力都来源于重力mg 和支持力N F 的合力,其合成如图4所示,故两球的向心力αcot mg F F B A == 比较线速度时,选用r v m F 2=分析得r 大,v 一定大,A 答案正确。
比较角速度时,选用r m F 2ω=分析得r 大,ω一定小,B 答案正确。
B A比较周期时,选用r T m F 2)2(π=分析得r 大,T 一定大,C 答案不正确。
小球A 和B 受到的支持力N F 都等于αsin mg,D 答案不正确。
点评:①“向心力始终指向圆心”可以帮助我们合理处理物体的受力;② 根据问题讨论需要,解题时要合理选择向心力公式13 如图所示,半径为R 的半球形碗内,有一个具有一定质量的物体A ,A 与碗壁间的动摩擦因数为 ,当碗绕竖直轴 匀速转动时,物体A 刚好能紧贴在碗口附近随碗一起匀速转动而不发生相对滑动,求碗转动的角速度14 如图3所示,质量相等的小球A 、B 分别固定在轻杆的中点和端点,当杆在光滑水平面上绕O 点匀速转动时求杆OA 和AB 段对球A 的拉力之比。
解析:隔离A 、B 球进行受力分析,如图3所示。
因A 、B 两球角速度相同,设为ω,选用公式r m F 2ω=向,并取指向圆心方向为正方向,则 对A 球:OA L m F F 221ω=- ① 对B 球:OB L m F 22ω= ②①②两式联立解得2321=F FO F 1ABF 2F 2。