6.2 向心力专题复习 2021—2022 学年高中物理人教版（2019）必修第 二册 一、选择题（共 15 题） 1．质点沿半径为 r 的圆周做匀速圆周运动，其向心力的大小为 F，当使它的半径不变，使角速度增大到原 来的 2 倍时，其向心力的大小比原来增大 15N，求原来的向心力 F 的大小为（　　） A．25N B．10N C．15N D．5N 2．如图所示，汽车在一水平公路上转弯时，汽车的运动可视为匀速圆周运动。下列关于汽车转弯时的说 法正确的是（　　） A．汽车处于平衡状态 B．汽车的向心力由重力和支持力提供 C．汽车的向心力由摩擦力提供 D．汽车的向心力由支持力提供 3．在使用如图所示的向心力演示器探究向心力大小与哪些因素相关的实验中，通过本实验可以得到的结 果有（　　） A．在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比 B．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成反比 C．在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度成正比 D．在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成反比 4．如图所示，长为 L 的轻杆，一端固定一个质量为 m 的小球，另一端固定在水平转轴 O 上，杆随转轴 O 在竖直平面内匀速转动，角速度为  ，某时刻杆对球的作用力恰好与杆垂直，则此时杆与水平面的夹角  是（重力加速度为 g ）（　　） A． sin   2L g B． tan    2L g C． sin   g 2L D． tan   g 2L 5．下面关于向心力的论述中不正确的是（　　） A．向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力 B．做匀速圆周运动的物体，除了受到别的物体对它的作用力外，还一定要受到一个向心力的作用 C．向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某一个力，也可以是这些力中某几个力的合力 D．向心力只改变物体运动的方向，不改变物体运动的快慢 6．如图所示，小物块 A 与水平圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，下列关于 A 的受力情 况说法正确的是 A．受重力、支持力 B．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力 C．受重力、支持力、与运动方向相同的摩擦力和向心力 D．受重力、支持力、与运动方向相反的摩擦力和向心力 7．如图，一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放一块橡皮，橡皮块随圆盘一起 转动（俯视为逆时针）。物体与圆盘相对静止，某段时间圆盘转速不断减小，但仍未停止，在这段时间内， 关于橡皮块所受合力 F 的方向的四种表示（俯视图）中，正确的是 ( ) A． B． C． D． 8．关于向心力的下列说法正确的是（ ） A．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 B．向心力只能改变做圆周运动的物体的速度方向，不能够改变速度的大小 C．做匀速圆周运动的物体其向心力指向圆心，所以是恒力 D．做匀速圆周运动的物体其向心力可以改变线速度的大小 9．辽宁舰质量为 m  6 �107 kg ，如图是辽宁舰在海上转弯时的照片，假设整个过程中辽宁舰做匀速圆周运 动的速度大小为 20m/s ，圆周运动的半径为 1000m，下列说法正确的是（　　） A．在 A 点时水对舰的作用力指向圆心 8 B．在 A 点时水对舰的作用力大小约为 F  6.0 �10 N 7 C．在 A 点时水对舰的作用力大小约为 F  2.4 �10 N D．在 A 点时水对舰的作用力大小为 0 10．我们可以用如图所示的实验装置来探究向心力大小与质量、线速度和半径关系。长槽横臂的挡板 B 到 转轴的距离是挡板 A 到转轴的距离的 2 倍，长槽横臂的挡板 A 和短槽横臂的挡板 C 到各自转轴的距离相 等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压 力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的 红白相间的等分格显示出两个球所受向心力的相对大小。将传动皮带套在两塔轮半径相等的轮盘上，若探 究线速度、半径一定时，向心力与质量的关系时，下列说法正确的是（　　） A．应将质量相同的小球分别放在挡板 A 和挡板 C 处 B．应将质量相同的小球分别放在挡板 B 和挡板 C 处 C．应将质量不同的小球分别放在挡板 A 和挡板 C 处 D．应将质量不同的小球分别放在挡板 B 和挡板 C 处 11．一种玩具的结构如图所示，竖直放置的光滑铁环的半径为 R=20cm，环上有一穿孔的小球 m，仅能沿 环做无摩擦的滑动，如果圆环绕着过环心的竖直轴以 10rad/s 的角速度旋转（取 g=10m/s2），则相对环静止 时小球与环心 O 的连线与 O1O2 的夹角 θ 是（　　） A．60° B．45° C．30° D．75° 12．如图所示，旋转秋千中的两个座椅 A、B 质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上．不考虑 空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是（　　） A．A 的速度比 B 的大 B．A 与 B 的向心加速度大小相等 C．悬挂 A、B 的缆绳与竖直方向的夹角相等 D．悬挂 A 的缆绳所受的拉力比悬挂 B 的小 13．如图所示，两根长度不同的细绳，一端固定于 O 点，另一端各系一个相同的小铁球，两小球恰好在同 一水平面内做匀速圆周运动，则（　　） A．A 球受绳的拉力较大 B．它们做圆周运动的角速度不相等 C．它们所需的向心力跟轨道半径成反比 D．它们做圆周运动的线速度大小相等 14．如图，置于竖直面内半径为 r 的光滑金属圆环，质量为 m 的带孔小球穿于环上，同时有一长为 r 的细 绳一端系于圆环最高点，另一端系小球，当圆环以角速度 ω（ω≠0）绕圆环竖直直径转动时（　　） A．细绳对小球的拉力可能为零 B．细绳和金属圆环对小球的作用力大小可能相等 C．金属圆环对小球的作用力不可能为零 D．当 ω= 2g r 时，金属圆环对小球的作用力为零 15．细线一端拴一重物，手执另一端，使重物在光滑水平面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是 A．线速度一定时，线是否易断与线长短无关B．角速度一定时，线短易断 C．角速度一定时，线长易断 D．线速度一定时，线长易断 二、填空题（共 4 题） 16．如图所示，图甲为“利用向心力演示器验证向心力公式”的实验示意图，图乙为其俯视图。图中 A、B 槽 分别与 a、b 轮同轴固定，且 a、b 轮半径相同。当 a、b 两轮在皮带的带动下匀速转动时， （1）两槽转动的角速度 A ______ B （填“>”“=”或“<”）． （2）现有两个质量相同的钢球，球 1 放在 A 槽的横臂挡板处，球 2 放在 B 槽的横臂挡板处，它们到各自转 轴的距离之比为 2∶1．则钢球 1、2 的线速度之比为______；当钢球 1、2 各自对应的标尺露出的格数之比为 2 ______时，向心力公式 F  m r 得到验证。 17．如图所示，在轮 B 上固定一同轴小轮 A，轮 B 通过皮带带动轮 C，皮带和两轮之间没有滑动， A、B、C 三轮的半径依次为 r1、r2 和 r3.绕在 A 轮上的绳子，一端固定在 A 轮边缘上，另一端系有重物 P， 当重物 P 以速度 v 匀速下落时，C 轮转动的角速度__________ 18．如图所示的传动装置中，B、C 两轮固定在一起绕同一转轴转动，A、B 两轮用皮带传动，三轮半径关 系为 rA＝rC＝2rB.若皮带不打滑，则 A、B、C 轮边缘的 a、b、c 三点的角速度之比为 _________；线速度之 比为 _______．加速度之比_____________ ． 19．用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小 F 与质量 m、角速度 ω 和半径 r 之间的关 系。两个变速轮塔通过皮带连接，转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动，槽内的钢球就做匀速 圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力，钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力 筒下降，从而露出标尺，标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。如图是探究过程 中某次实验时装置的状态。 （1）在研究向心力的大小 F 与质量 m 关系时，要保持___________相同。 A．ω 和 r B．ω 和 m C．m 和 r D．m 和 F （2）图中所示，两个钢球质量和半径相等，则是在研究向心力的大小 F 与__________的关系。 A．质量 m B．半径 r C．角速度 ω 三、综合题（共 4 题） 20．有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，长 为 L 的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为 r 的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动．当转盘以角速度 ω 匀速转动时，钢绳与转轴在同一 竖直平面内，与 竖直方向的夹角为 θ，不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度 ω 与夹角 θ 的关系． 21．歼-20 是我国自主研制的第五代战斗机，具有包括隐身在内的一系列世界领先的性能。某次演习中， 歼-20 战斗机需要完成一次战术拉升动作。已知战斗机此时水平飞行且速度大小为 500 m/s，取重力加速度 大小 g=10 m/s2，出于对飞行员安全的考虑，要求飞行员所受支持力应该控制在自身重力的 10 倍以内，否 则很可能会出现“黑视”情况，严重威胁飞行员和战斗机的安全。分析飞机飞行时，尽管各个位置轨迹的弯 曲程度不一样，但在研究时，可以把这条轨迹分割为许多很短的小段，飞机在每小段的运动都可以看作是 圆周运动的一部分。通过以上信息求战斗机在拉升时的最小圆周运动的半径。 22．质量 m  1kg 的小球被细线拴住，此时线长 l  0.5m ，当拉力为 F  18N 时细线就会被拉断。小球从图 示位置由静止释放，达到最低位置时速度 h  5m ，求：（重力加速度 g 取 10m / s 2 v  2 gl  1  cos   。在最低位置时小球距离水平地面的高度 ，cos 37°=0.8，sin 37°=0.6） （1）当   37� 时，求小球运动到最低点时细线上的拉力； （2）改变  角的大小和细线的长度，使小球恰好在最低点时，细线断裂，小球落地点到地面上 P 点的距 离最大时，求细线的长度 L。（P 点在悬点的正下方） 23．如图所示为一皮带传动装置， O 、 O� 分别为大轮和小轮的圆心。请在图上标出点 A 的线速度方向和质 点 B 的向心力方向___________。 参考答案： 1．D 2．C 3．A 4．A 5．B 6．B 7．C 8．B 9．