2.4 离心现象及其应用 学科素养提升练（解析版） 一、选择题 1．洪水后的泥沙随水流动的同时在重力的作用下逐渐沉下来，这种沉淀叫重力沉淀； 医院里用分离机分离血液的示意图如图甲所示，将血液装在试管里，让其绕竖直轴高 速旋转，试管几乎成水平状态，如图乙所示，血液的不同成分会快速分离在不同的地 方，这叫离心沉淀，关于这两种沉淀，下列说法正确的是（　　） A．血液中密度最大的成分将聚集在试管底部 B．血液采用重力沉淀比离心沉淀更方便、快捷 C．只增大分离机的转速，血液中密度最大的成分做圆周运动所需要的向心力减小 D．只增大分离机的转速，血液分离的时间将变长 2．关于曲线运动，以下说法中正确的是（　　） A．曲线运动一定是加速度变化的运动 B．平抛运动是匀变速曲线运动 C．匀速圆周运动是一种匀变速曲线运动 D．物体做离心运动一定受到离心力的作用 3．下列过程中利用了离心现象的是（　　） A．汽车减速过弯道 B．足球运动员将足球踢出 C．用力抖落衣服上的灰尘 D．运动员旋转时抛出链球 4．如图所示，下列有关生活的圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　） A．“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底的压力小于其在最低处水对碗底的 压力 B．脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出 C．汽车通过凹形路面的最低点时，汽车处于失重状态 D．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮缘与外轨的侧压力助火 车转弯 5．如图所示，下列有关生活中圆周运动实例分析，其中说法正确的是（　　） 图中汽车通过凹形桥的最低点时，汽车处于超重状态 A． B． 图中“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底压力等于其在最低 处水对碗底的压力 C． 图中在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是利用轮 缘与外轨的侧压力助火车转弯 D． 图脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而 沿切线方向甩出 6．如图所示为洗衣机脱水筒。在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上有一件湿衣服与圆筒 一起运动，衣服相对于圆筒壁静止，则（　　） A．衣服受重力、支持力、摩擦力、向心力四个力作用 B．洗衣机脱水筒转动得越快，衣服与筒壁间的静摩擦力就越大 C．衣服上的水滴与衣服间的附着力不足以提供所需要的向心力时，水滴做离心运动 D．衣服上的水滴与衣服间的附着力大于所需的向心力时，水滴做离心运动 7．下列哪些现象属于离心运动（　　） A．飞快旋转的洗衣机抽水桶 B．荡秋千 C．旋转木马 D．快速奔跑的百米运动员 8．如图甲，滚筒洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做顺时针的匀速圆周 运动。如图乙，一件小衣物（可理想化为质点）质量为 m，滚筒半径为 R，角速度大 小为 ω，重力加速度为 g，a、b 分别为小衣物经过的最高位置和最低位置。下列说法 正确的是（　　） A．衣物在 a 位置对滚筒壁的压力比在 b 位置的大 B．衣物转到 b 位置时的脱水效果最好 C．衣物所受滚筒的作用力大小始终为 mg D．衣物所受合力的大小可能大于 mω2R 9．港珠澳大桥总长约 55 公里，是世界上总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管 隧道最长的跨海大桥，也是世界公路建设史上技术最复杂、施工难度最高、工程规模 最庞大的桥梁。如图所示的路段是一段半径约为 120m 的圆弧形弯道，路面水平，路面 对轮胎的径向最大静摩擦力为正压力的 0.8 倍，下雨时路面被雨水淋湿，路面对轮胎的 径向最大静摩擦力变为正压力的 0.4 倍，若汽车通过圆弧形弯道时做匀速圆周运动，汽 车可视为质点，取重力加速度 g＝10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．汽车以 72km/h 的速率通过此圆弧形弯道时的向心加速度为 43.2m/s2 B．汽车以 72km/h 的速率通过此圆弧形弯道时的角速度为 0.6rad/s C．晴天时，汽车以 100km/h 的速率可以安全通过此圆弧形弯道 D．下雨时，汽车以 60km/h 的速率通过此圆弧形弯道时将做离心运动 10．如图所示，一辆质量为 2.0 �103 kg 的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的最大 4 静摩擦力大小为1.4 �10 N ，当汽车以 15m / s 的速度经过半径为 50m 的水平弯道时（　 ） 4 A．汽车所需的向心力大小为1.4 �10 N 4 B．汽车所需的向心力大小为 9.0 �10 N C．汽车会发生侧滑 D．汽车的向心加速度大小为 4.5m / s 2 11．转笔（Pen Spinning）是一项用不同的方法与技巧、以手指来转动笔的休闲活动。 转笔深受广大中学生的喜爱，其中也包含了许多的物理知识。如图所示，假设某转笔 高手能让笔绕其上的某一点 O 做匀速圆周运动，下列有关该同学转笔中涉及到的物理 知识的叙述正确的是（　　） A．笔杆上的点离 O 点越近的，角速度越大 B．笔杆上的点离 O 点越近的，做圆周运动的向心加速度越大 C．笔杆上的各点转动的过程中向心力有时不指向 O 点 D．若该同学使用中性笔，笔尖上的小钢珠有可能因快速的转动做离心运动被甩走 12．一辆电动玩具小车，可以在水平桌面上做匀速直线运动。现将小车用轻绳系在水 平桌面上 O 点，如图所示的轻绳的长为 L，小车转一圈的时间为 t。小车运行一段时间 后，突然将轻绳剪断，下列关于小车运动判断正确的是（　　） A．曲线运动 B．匀加速直线运动 C．匀速直线运动 D．匀速圆周运动 13．关于图中的情景，下列说法正确的是（　　） A．图甲中，有些火星的轨迹不是直线，说明炽热微粒不是沿砂轮的切线方向飞出的 B．图乙中，从 O 点水平抛出的物体，两个影子在 x、y 轴上的运动就是物体的两个分 运动 C．图丙中，无论小锤用多大的力去打击弹性金属片，A 球都先落地 D．图丁中，做变速圆周运动的物体所受的合外力 F 沿半径方向的分力等于所需要的 向心力 14．针对以下四幅图，下列说法正确的是 （　　） A．图甲中，蹲在体重计上的人突然站起的瞬间指针示数会大于人的体重 B．图乙中，对各类汽车都有限速是因为汽车的速度越大惯性就越大 C．图丙中，滑冰运动员正通过圆弧弯道处，若此时冰面摩擦力突然消失，则他们将在 冰面上沿着轨迹半径方向“离心”而去 D．图丁中，嫦娥五号返回时打开降落伞后伞绳对返回器的作用力大小等于返回器对 伞绳的作用力大小 二、解答题 15．如图所示，有一质量为 m 的小球 P 与穿过光滑水平板中央小孔 O 的轻绳相连，用 力拉着绳子另一端，使小球 P 在水平板内绕 O 点做直径为 d、角速度为 ω 的匀速圆周 运动。某时刻将绳子从这个状态迅速放松，后又绷直，使小球 P 绕 O 点做直径为 D（ D  d ）的匀速圆周运动，则： (1)从绳子放松到拉直这段过程经历了多长时间？ (2)后一次小球做匀速圆周运动时绳上拉力为多大？ 16．如图所示，AB 为竖直转轴，细绳 AC 和 BC 的结点 C 系一质量为 m 的小球，两绳 能承担的最大拉力均为 2mg。当 AC 和 BC 均拉直时 �ABC  90� ， �ACB  53�， BC  1m 。ABC 能绕竖直轴 AB 匀速转动，因而 C 球在水平面内做匀速圆周运动。当小 球的线速度增大时，两绳均会被拉断，求： (1)哪根绳最先被拉断，被拉断时的线速度 v1； (2)另一根绳被拉断时的速度 v2。（已知 g  10m/s2 ， sin 53� 0.8 ， cos 53� 0.6 ） 参考答案 1．A 【详解】 A．对于离心沉淀来说，血液里的物质随试管做圆周运动，其所需要的向心力 F  m 2 r 对于相同位置等体积的成分，密度越大，质量越大，所需的向心力越大，同一位置成分之 间水平方向的作用力相等，所以密度大的成分所受的力不足以提供所需向心力，做离心运 动，那么血液中密度最大的成分将聚集在试管底部，故 A 正确； BD．由于血液成分之间的粘滞力较大，所以重力沉淀速度较慢，而离心沉淀可以通过增大 分力机的转速加快分离速度，使时间变短，故 BD 错误； C．只增大分离机的转速，可知分离机的角速度增大，根据 A 选项可知血液中密度最大的 成分做圆周运动所需要的向心力增大，故 C 错误。 故选 A。 2．B 【详解】 A．曲线运动只要满足速度方向与合外力方向不在同一直线上即可，合外力可以是恒定的， 故曲线运动不一定是加速度变化的运动，选项 A 错误； B．平抛运动加速度为重力加速度，因此是匀变速曲线运动，选项 B 正确； C．匀速圆周运动加速度方向时刻变化，因此匀速圆周运动不是一种匀变速曲线运动，选 项 C 错误； D．离心力是根据力的作用效果命名的力，不能说物体做离心运动一定受到离心力的作用， 选项 D 错误。 故选 B。 3．D 【详解】 A．汽车转弯时，地面提供的摩擦力提供车做圆周运动的向心力，减小车速，可以减小需 要的向心力，可以避免发生离心现象，不是利用离心现象，A 错误； B．足球运动员将足球踢出是惯性的原因，与离心运动无关，B 错误； C．用力抖落衣服上的灰尘，是灰尘由于惯性保持原来的运动状态，是惯性的原因，与离 心运动无关，C 错误； D．链球原来做的是圆周运动，当松手后，由于失去了向心力的作用链球做离心运动，所 以投掷链球属于离心现象，D 正确。 故选 D。 4．A 【详解】 A．“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底的压力为 N1  m v2  mg l N2  m v2  mg l 在最低处水对碗底的压力 即在最高点处水对碗底的压力小于其在最低处水对碗底的压力，选项 A 正确； B．脱水桶的脱水原理是水滴所需的向心力大于水滴的附着力，从而使水滴沿切线方向甩 出，选项 B 错误； C．汽车通过凹形路面的最低点时，加速度向上，汽车处于超重状态，选项 C 错误； D．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减小铁轨对轮缘的侧向压力，选项 D 错误。 故选 A。 5．A 【详解】 A．图中汽车通过凹形桥的最低点时，加速度向上，汽车处于超重状态，选项 A 正确； B．图中“水流星”匀速转动过程中，在最高点处水对碗底压力 F1  m v2  mg l F2  m v2  mg l 在最低处水对碗底的压力 则在最高点处水对碗底压力小于其在最低处水对碗底的压力，选项 B 错误； C．图中在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，当火车按规定速度转弯时，由重力和 支持力的合力完全提供向心力，从而减轻轮缘对外轨的挤压，故 C 错误； D．衣机脱水桶的脱水原理是：水滴与衣服间的附着力不足以提供其圆周运动的向心力， 所以做