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多选题

(多选)关于向心力的说法正确的是(  )

A
物体由于做圆周运动而产生了一个向心力
B
向心力不改变圆周运动物体线速度的大小
C
做匀速圆周运动的物体所受的合力即为其向心力
D
做匀速圆周运动的物体所受的向心力是不变的

题目答案

BC

答案解析

分析:

物体做圆周运动就需要有向心力,向心力是由外界提供的,不是物体产生的.向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小.做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的.向心力的方向时刻改变,向心力也改变.

解答:

解:A、物体做圆周运动就需要有向心力,而向心力是由外界提供的,不是物体本身产生的.故A错误.

B、向心力方向总是与速度方向垂直,对物体不做功,不能改变速度的大小,只改变速度的方向.故B正确.

C、做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的.故C正确.

D、向心力始终指向圆心,方向时刻在改变,则向心力是变化的.故D错误.

故选:BC.

点评:

本题考查对向心力的理解能力.要知道向心力不是什么特殊的力,其作用产生向心加速度,改变速度的方向,不改变速度的大小.

举一反三
多选题

(多选)如图,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO′的距离为l,b与转轴的距离为2l,木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g,若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速运动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是(  )

A
b一定比a先开始滑动
B
a,b所受的摩擦力始终相等
C
ω=$\sqrt {}$是b开始滑动的临界角速度
D
当ω=$\sqrt {}$时,a所受摩擦力的大小为kmg

题目答案

AC

答案解析

分析:

木块随圆盘一起转动,静摩擦力提供向心力,而所需要的向心力大小由物体的质量、半径和角速度决定.当圆盘转速增大时,提供的静摩擦力随之而增大.当需要的向心力大于最大静摩擦力时,物体开始滑动.因此是否滑动与质量无关,是由半径大小决定.

解答:

解:A、B、两个木块的最大静摩擦力相等.木块随圆盘一起转动,静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律得:木块所受的静摩擦力f=mω_r,m、ω相等,f∝r,所以b所受的静摩擦力大于a的静摩擦力,当圆盘的角速度增大时b的静摩擦力先达到最大值,所以b一定比a先开始滑动,故A正确,B错误;

C、当b刚要滑动时,有kmg=mω_•2l,解得:ω=$\sqrt {}$,故C正确;

D、以a为研究对象,当ω=$\sqrt {}$时,由牛顿第二定律得:

f=mω_l,可解得:f=$\frac {2}{3}$kmg,故D错误.

故选:AC.

点评:

本题的关键是正确分析木块的受力,明确木块做圆周运动时,静摩擦力提供向心力,把握住临界条件:静摩擦力达到最大,由牛顿第二定律分析解答.

多选题

(多选)如图A、B、C三个物体放在旋转圆台上,它们与圆台间动摩擦因数都相同,A的质量为2m,B、C质量均为m,A、B离轴R,C离轴2R,则当圆台旋转时,设A、B、C都没有滑动,则(  )

A
C物体受到的静摩擦力比A大
B
B物体受到的静摩擦力最小
C
若圆台转动角速度逐渐增加时,A和C同时开始滑动
D
若圆台转动角速度逐渐增加时,C最先开始滑动

题目答案

BD

答案解析

分析:

先对三个物体进行运动分析与受力分析,找出向心力来源,根据向心力公式求出摩擦力,再求出物体受最大静摩擦力时的临界角速度.

解答:

解:三个物体都做匀速圆周运动,合力指向圆心,对任意一个受力分析,如图



支持力与重力平衡,F_合=f=F_向

由于A、B、C三个物体共轴转动,角速度ω相等,

根据题意,r_c=2r_a=2r_b=2R

由向心力公式F_向=mω_r,得三物体的向心力分别为:

F_a=(2m)ω_R=2mω_R

F_b=mω_R

F_c=mω_(2R)=2mω_R

A、由以上的分析可知,C物体受到的向心力和A物体受到的向心力一样大.故A错误

B、对任意一物体,由于摩擦力提供向心力,有f=mω_r,由上面的向心力表达式可知,B需要的向心力最小,故B受到的摩擦力最小.故B正确.

C、当ω变大时,所需要的向心力也变大,当达到最大静摩擦力时,物体开始滑动.当转速增加时,A、C所需向心力同步增加,且保持相等.B所需向心力也增加,A和C所需的向心力与B所需的向心力保持2:1关系.由于B和C受到的最大静摩擦力始终相等,都比A小,所以C先滑动,A和B后同时滑动,故C错误,D正确.

故选BD.

点评:

本题可从三个物体中选择任意一个物体,建立物理模型后分析比较,而不需要对三个物体分别分析!难度适中.

多选题

(多选)如图图示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起转动,下列说法正确的是(  )

A
物体受到重力、桶壁对物体的支持力和向心力
B
桶壁对物体的支持力提供物体圆周运动所需的向心力
C
桶壁对物体的支持力随桶的转速的增大而增大
D
桶壁对物体的摩擦力随转速的增大而增大

题目答案

BC

答案解析

分析:

物体相对桶壁静止也做匀速圆周运动,对物块进行受力分析,合外力提供向心力,方向指向圆心(圆心在轴线上与物块在同一水平面上).

解答:

解:

A.对物体进行受力分析:物体在竖直方向上受重力和静摩擦力,并且这两个力相互平衡;水平方向受圆筒给它指向圆心的弹力,向心力不单独分析.故A错误;

B、物体做匀速圆周运动,由合外力提供向心力,所以物体所受向心力由桶壁对物体的支持力提供,故B正确;

C、根据牛顿第二定律得:N=m(2πn)_r,可见,转速n增大,桶壁对物体的支持力N增大,故C正确;

D、在竖直方向上,重力和静摩擦力这两个力相互平衡,所以摩擦力不变;故D错误.

故选:AC.

点评:

解决本题的关键知道向心力的来源,知道物体在竖直方向上受重力和摩擦力处于平衡.正确进行受力分析,向心力不单独分析,理解匀速圆周运动的合外力提供向心力.

多选题

(多选)绳子的一端拴一重物,用手握住另一端,使重物在光滑的水平面内做匀速圆周运动,下列判断正确的是(  )

A
转速相同,绳短时易断
B
线速度大小一定,绳短时易断
C
运动周期相同,绳长时易断
D
线速度大小一定,绳长时易断

题目答案

BC

答案解析

分析:

绳子的一端拴一重物,以手握住绳子另一端,使重物在水平面内做匀速圆周运动,靠拉力提供向心力,结合向心力公式分析判断.

解答:

解:A、转速一定时,角速度一定,根据F=mrω_知,绳越短,拉力越小,绳越不容易断,故A错误.

B、线速度大小一定,根据F=m$\frac {v}{r}$,绳越短,拉力越大,绳越容易断,故B正确,D错误.

C、周期相同时,根据F=mr$\frac {4π}{T}$知,绳越长,拉力越大,绳越容易断,故C正确.

故选:BC.

点评:

解决本题的关键知道重物做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行分析.知道向心力与线速度、角速度、周期等物理量的关系,并能灵活运用.

多选题

(多选)如图所示,质量不计的轻质弹性杆P插入桌面上的小孔中,杆的另一端固定一质量为m的小球,今使小球在水平面内做半径为R的匀速圆周运动,角速度为ω,则下列说法正确的是(重力加速度为g)(  )

A
球所受的合外力大小为mω_R
B
球所受的合外力大小为m$\sqrt {}$
C
球对杆作用力的大小为m$\sqrt {}$
D
球对杆作用力的大小为m$\sqrt {}$

题目答案

AD

答案解析

分析:

小球受到重力和杆子的作用力,两个力的合力提供小球做匀速圆周运动的向心力.根据力的合成,求出球对杆子的作用力大小.

解答:

解:A、B、小球所受合力提供匀速圆周运动的向心力,即F_合=mRω_.故A正确,B错误.

C、D、小球受重力和杆子对它的作用力F,根据力的合成有:F_-(mg)_=(F_合)_,所以F=m$\sqrt {}$.故C错误,D正确.

故选AD.

点评:

决本题的关键知道小球匀速圆周运动的向心力由重力和杆子对它作用力的合力提供.根据向心力求出合力,根据力的合成求出杆子的作用力.

多选题

(多选)如图所示,两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点,并在离地面某一高度的同一水平面内做匀速圆周运动,则它们的(  )

A
周期相同
B
线速度的大小相等
C
角速度的大小相等
D
向心加速度的大小相等

题目答案

AC

答案解析

分析:

两个小球均做匀速圆周运动,对它们受力分析,找出向心力来源,可先求出角速度,再由角速度与线速度、周期、向心加速度的关系公式求解!

解答:

解:A、C、对其中一个小球受力分析,如图,受重力,绳子的拉力,由于小球做匀速圆周运动,故合力提供向心力;

将重力与拉力合成,合力指向圆心,由几何关系得,合力:

F=mgtanθ ①

由向心力公式得到:

F=mω_r ②

设绳子与悬挂点间的高度差为h,由几何关系,得:

r=htanθ ③

由①②③三式得:

ω=$\sqrt {}$,与绳子的长度和转动半径无关,故C正确;

又由T=$\frac {2π}{ω}$=2π$\sqrt {}$,周期与绳子长度无关,故A正确;

B、由v=ωr,两球转动半径不等,所以线速度不等,故B错误;

D、由a=ω_r,两球转动半径不等,所以向心加速度不等,故D错误;

故选:AC.

点评:

本题关键要对球受力分析,找向心力来源,求角速度;同时要灵活应用角速度与线速度、周期、向心加速度之间的关系公式!

多选题

(多选)如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线是竖直的,圆锥固定,有质量相同的两个小球A和B贴着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动,A的运动半径较大,则(  )

A
A球的角速度必小于B球的角速度
B
A球的线速度必小于B球的线速度
C
A球运动的周期必大于B球运动的周期
D
A球对筒壁的压力必大于B球对筒壁的压力

题目答案

AC

答案解析

分析:

对小球受力分析,受重力和支持力,合力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解即可.

解答:

解:以小球为研究对象,对小球受力分析,小球受力如图所示:

由牛顿第二定律得:mgtanθ=m$\frac {v}{r}$

解得:v=$\sqrt {grtanθ}$,则ω=$\frac {v}{r}$=$\sqrt {}$,T=$\frac {2π}{ω}$=2π$\sqrt {}$,

由图示可知,对于AB两个球来说,重力加速度g与角θ相同,

A、A的转动半径大,B的半径小,因此,A的角速度小于B的角速度,故A正确;

B、A的线速度大于B的线速度,故B错误;

C、A的周期大于B的周期,故C正确;

D、由受力分析图可知,球受到的支持力F_N=$\frac {mg}{sinθ}$,由于两球的质量m与角度θ相同,则桶壁对AB两球的支持力相等,由牛顿第三定律可知,两球对桶壁的压力相等,故D错误;

故选:AC.

点评:

本题关键是对小球受力分析,然后根据牛顿第二定律和向心力公式列式求解分析.

多选题

(多选)两个质量不同的小球,被长度不等的细线悬挂在同一点,并在同一水平面内作匀速圆周运动,如图所示.则两个小球的(  )

A
运动周期相等
B
运动线速度相等
C
运动角速度相等
D
向心加速度相等

题目答案

AC

答案解析

分析:

两个小球均做匀速圆周运动,对它们受力分析,找出向心力来源,可先求出角速度,再由角速度与线速度、周期、向心加速度的关系公式求解!

解答:

解:对其中一个小球受力分析,如图,受重力,绳子的拉力,由于小球做匀速圆周运动,故合力提供向心力;



将重力与拉力合成,合力指向圆心,由几何关系得,合力:F=mgtanθ ①;

由向心力公式得到,F=mω_r ②;

设球与悬挂点间的高度差为h,由几何关系,得:r=htanθ ③;

由①②③三式得,ω=$\sqrt {}$,与绳子的长度和转动半径无关,故C正确;

又由T=$\frac {2π}{ω}$,故A正确;

由v=wr,两球转动半径不等,故B错误;

由a=ω_r,两球转动半径不等,故D错误;

故选A、C.

点评:

本题关键要对球受力分析,找向心力来源,求角速度;同时要灵活应用角速度与线速度、周期、向心加速度之间的关系公式!

多选题

(多选)如图所示,质量为m的小球,从位于竖直平面内的圆弧形曲面上下滑,由于摩擦力的作用,小球从a到b运动速率增大,b到c速率恰好保持不变,c到d速率减小,则(  )

A
小球ab段和cd段加速度不为零,但bc段加速度为零
B
小球在abcd段过程中加速度全部不为零
C
小球在整个运动过程中所受合外力大小一定,方向始终指向圆心
D
小球只在bc段所受合外力大小不变,方向指向圆弧圆心

题目答案

BD

答案解析

分析:

物块下滑过程速率保持不变,做匀速圆周运动,加速度不等于零,合外力不等于零.合外力提供向心力,大小不变,向心加速度大小不变,方向指向圆心,随时间变化.

解答:

解:A、小球ab段和cd段速度大小在变化,故存在加速度;而bc段虽然速度大小不变,但方向时刻在变化,因此也存在加速度,当然由于做的曲线运动,因此加速度一定不为零,故A错误,B正确;

C、只有做匀速圆周运动时,所受合外力大小一定,方向始终指向圆心,而小球ab段和cd段速度大小在变化,故C错误,D正确;

故选:BD

点评:

本题其实就是匀速圆周运动问题,考查对其基本物理量的理解能力,比较容易.

多选题

(多选)有一质量为m的木块,由碗边滑向碗底,碗内表面是半径为R的圆弧且粗糙程度不同,由于摩擦力的作用,木块的运动速率恰好保持不变,则(  )

A
它的加速度为零
B
它所受的合力为零
C
它所受合外力提供向心力
D
它所受合外力大小一定,方向改变

题目答案

CD

答案解析

分析:

木块由碗边滑向碗底,速率不变,做匀速圆周运动,靠合力提供向心力,方向始终指向圆心.

解答:

解:A、木块做匀速圆周运动,加速度不为零,方向直线圆心.故A错误.

B、木块做匀速圆周运动,合力提供向心力,合力不为零,大小不变,方向时刻改变.故B错误,C、D正确.

故选:CD.

点评:

解决本题的关键知道匀速圆周运动的向心力由合力提供,向心力大小不变,方向时刻改变.