2019-2020学年高中物理 基础知识篇 第二章 第三节 离心现象及其应用同步

练测 粤教版必修2

建议用时 实际用时 45分钟 一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分，共60分） 1.物体做离心运动时，运动的轨迹( ) A．一定是直线 B．一定是曲线 C．可能是直线也可能是曲线 D．可能是一个小圆 2.洗衣机的脱水筒在工作时，有一衣物附着在竖直的筒壁上，则此时( ) A．衣物受重力、筒壁弹力和摩擦力作用 B．衣物随筒壁做圆周运动的向心力由摩擦力提供 C．筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大 D．筒壁对衣物的摩擦力随筒的转速的增大而增大 3.下列哪些措施是为了防止物体产生离心运 动( ) A．汽车转弯时限制速度 B．转速很高的砂轮半径不能做得太大 C．在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨 D．离心水泵工作时 4.市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手”，这样可以( ) A．提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒 B．提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒 C．主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒 D．主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒 5.做离心运动的物体，它的速度变化情况是( ) A．速度的大小不变，方向改变 B．速度的大小改变，方向不变 C．速度的大小和方向可能都改变 D．速度的大小和方向可能都不变 6.如图1所示，冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员体重的K倍，他在冰面上做半径为R的匀速圆周运动，其安全速度为( ) 满分 实际得分 100分 图1 A． B． C． D． 7.如图2所示，已知，它们距轴的关系是，三物体与转盘表面的动摩擦因数相同．当转盘的转速逐渐增加时( ) 图2 A．物体A先滑动 B．物体B先滑动 C．物体C先滑动 D．B与C同时开始滑动

8.某栏目报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故．家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面，第八次有辆卡车撞进李先生家，造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案．经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图3所示．交警根据图示作出以下判断，你认为正确的是( ) 图3 A．由图可知，卡车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动 B．由图可知，卡车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动 C．公路在设计上可能内高外低 D．公路在设计上可能外高内低 9．如图4所示，小球从“离心轨道”上滑下，若小球经过A点时开始脱离圆环，则小球将做( ) 图4

A．自由落体运动 B．平抛运动 C．斜上抛运动 D．竖直上抛运动

10.如图5所示，匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着用细线相连的质量相等的物体A和B，

它们与盘间的动摩擦因数相等．当圆盘转速加快到两物体刚要滑动且尚未滑动的状态时，烧断细线，则两物体的运动情况是( )

图5

A．两物体均沿切线方向滑动

B．两物体均沿半径方向做远离圆心的运动 C．两物体随盘一起做匀速圆周运动，不发生滑动 D． 物体A随盘一起做匀速圆周运动，不发生滑动，B物体将沿一条曲线运动，离圆心越来越远

二、计算题（本题共3小题，共40分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 11．（15分）宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时处于完全失重状态，所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量．假设某同学根据这种环境设计了如图6所示的装置(图中O为光滑的小孔)来间接测量小物块的质量：给待测小物块一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动．设航天器中有基本测量工具．

图6

(1)小物块与桌面间的摩擦力可以忽略不计，原因是什么？

(2)实验时需要测量的物理量是什么？ (3)请写出待测小物块质量的表达式．

12.（15分）如图7所示，细绳一端系着质量的物体，静止于水平面上，另一端通过光滑小孔吊着质量的物体，M的中点与圆孔距离为，并知和水平面的最大静摩擦力为．现使此平面绕中心轴线转动，问角速度在什么范围会处于静止状态？()

图7

13.（10分）如图8所示，高速公路转弯处弯道圆半径，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数.若路面是水平的，问(1)汽车转弯时不发生径向滑动(离心现象)的最大速率为多大？(2)当超过时，将会出现什么现象？

图8

2.3 离心现象及其应用

得分：

一、 选择题 一、 题号 1 2 答案

二、计算题 11. 12.

3 4 5 6 7 8 9 10

2.3 离心现象及其应用 参考答案

一、选择题

1.C 解析：圆周运动的物体，当合外力的向心(垂直于速度方向)分力相对变得不足以提供做某个圆周运动所需的向心力时，物体将有轨道变大的趋势，即有做远离原圆心的曲线运动的趋势．当合外力根本没有向心分量时，物体将有沿切线飞出后做直线运动的趋势；所以，运动的轨迹可能是直线也可能是曲线，但轨道不可能是小圆．

2.AC 解析：对衣物研究：竖直方向：.水平方向：，当角速度增大时，摩擦力不变，弹力增大．

3.AB 解析：产生离心运动是因为物体所需要的向心力大，而所受到的合力不能提供这个向心力．根据，汽车转弯时，限制车速可以使所需的向心力减小，避免发生离心运动而产生交通事故．根据，当砂轮的转速很高时，砂轮的角速度较大，为了避免发生离心现象损坏砂轮，转速高的砂轮半径要小些．因此A、B选项正确．C选项中，转弯处轨道的内轨低于外轨，使火车受到的合力不为0而提供向心力，使火车能够顺利转弯．D选项，离心水泵是利用离心运动而不是防止．

4.C 解析：车辆转弯时，站着的乘客如果不拉好扶手，有可能由于离心力的作用向外侧倾倒．

5.CD 解析：如果突然变成0，物体将沿切线方向飞出做匀速直线运动，故D正确；如果，则物体做离心运动且与速度v方向成钝角，即做负功，速度的大小、方向都发生变化，故C正确．

6.B 解析：人沿圆弧溜冰时，受三个力作用：重力、支持力、摩擦力，如题图所示．重力与支持力相平衡，摩擦力效果是提供人做匀速圆周运动的向心力，由知，当一定时，越大，越大，而摩擦力提供向心力时，这个力不会无限增大，其最大值为最大摩擦力，最大向心力对应的线速度就是安全速度的临界值，所以.

7.B 解析：摩擦力提供物体随盘转动的向心力，物体滑动时有：，即，故越大越易滑动．

8.AC 解析：卡车进入民宅，远离圆心，因而车做离心运动，A对、B错．卡车在水平公路上拐弯时，静摩擦力提供向心力，此处，如果卡车以与水平公路上相同速度拐弯，易发生侧翻，静摩擦力不足以提供向心力，也可能是路面设计不太合理，内高外低，重力沿斜面方向的分力背离圆心，C对、D错．

9.C 解析：小球在脱离轨道时的速度是沿着轨道的切线方向的，即斜向上．当脱离轨道后物体只受重力，所以物体将做斜上抛运动．

10.D 解析：当两物体刚要滑动时，A、B所受静摩擦力都是最大静摩擦力. 对A： 对B：

若此时剪断细线，A的向心力由圆盘的静摩擦力提供，且，所以，A仍随盘一起转动；而剪断细线的瞬间，消失，不足以提供B所需的向心力，故B将沿某一曲线做离心运动． 二、计算题 11.见解析

解析：(1)由于处于完全失重状态，小物块与桌面间无压力，小物块在桌面上转动不受摩擦力作用． (2)小物块做圆周运动的半径、周期(或时间内的转数)和弹簧测力计的示数.

(3)由于弹簧测力计的示数为对小物块的拉力大小，该力提供向心力，由公式，可得，，则(或) 12.

解析：要使静止，应与水平面相对静止，考虑能与水平面相对静止的两个极端状态：

当为所求范围的最小值时，有向圆心运动的趋势，水平面对的静摩擦力方向背离圆心，大小等于最大静摩擦力，此时对有：且 解得：

当为所求范围的最大值时，有远离圆心运动的趋势，水平面对的摩擦力方向指向圆心，且大小也为，此时：且 解得：

故所求的范围为. 13.(1) (2)见解析

解析：(1)在水平路面上转弯，向心力只能由静摩擦力提供，设汽车质量为，最大静摩擦力可近似看做与滑动摩擦力相等，则，则有，， 取，可得.

(2)当汽车的速度超过时，需要的向心力增大，大于提供的向心力，也就是说提供的向心力不足以维持汽车做圆周运动的向心力，汽车将做离心运动，严重的将会出现翻车事故．