高中物理探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系选择题

如图所示，光滑半圆弧轨道半径为R，质量为m的小球自圆弧左端处以某一水平的初速度抛出，恰好落到圆弧轨道的最低点，当小球与轨道相碰时，垂直轨道的速度瞬时变为0，切向速度不变，则：

A．小球与轨道相碰后，小球能上升的最大高度

B．小球做平抛运动的初速度

C．小球再次返回圆弧的最低点的压力

D．在全过程中小球机械能守恒

一个质量为m的小铁块沿半径为R的固定半圆轨道上端边缘由静止下滑，当滑到半球底部时，半圆轨道底部所受压力为铁块重力的3倍，则此下滑过程中

A．铁块机械能守恒

B．铁块动能的增加为1.5 mgR

C．铁块在下滑过程中除重力之外其他力做功为0.5mgR

D．铁块滑到最低点时重力的功率为0

如图所示，一物体以初速度v₀冲向光滑斜面AB，并能沿斜面恰好上升到高度为h的B点，下列说法中正确的是（  ）

A．若把斜面从C点锯断，由机械能守恒定律可知，物体冲出C点后仍能升高h

B．若把斜面弯成圆弧形AB′，物体仍能沿AB′升高h

C．无论是把斜面从C点锯断还是把斜面弯成圆弧形，物体都不能升高h，因为机械能不守恒

D．无论是把斜面从C点锯断还是把斜面弯成圆弧形，物体都不能升高h，但机械能守恒

如图所示，小木块a、b和c (可视为质点)放在水平圆盘上，a、b两个质量均为m， c的质量为m/2。a与转轴OO′的距离为l，b、c与转轴OO′的距离为2l且均处于水平圆盘的边缘.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转动，下列说法正确的是(  )

A．b、c所受的摩擦力始终相等，故同时从水平圆盘上滑落

B．当a、b和c均未滑落时，a、c所受摩擦力的大小相等

C．b和c均未滑落时线速度一定相等

D．b开始滑动时的转速是

2013年6月11日，我国航天员聂海胜、张晓光和王亚平在“ 天宫一号”首次为青少年进行太空授课,开辟了我国太空教育的新篇章。如右图是授课过程中让小球做圆周运动的情景，长为L的细线一端固定在支架上,另一端系着小球，拉直细线，让小球在最低点（以图中支架为参考）以垂直于细线的速度v₀抛出开始做圆周运动。同时，地面教室有一套完全相同的装置做同样的对比实验:假设在最低点时，两球的速度大小相等,且两球均做完整的圆周运动，空气阻力不计，则关于地面教室和“ 天宫”中的两小球的运动情况，下列说法正确的是 （  ）

A．运动到最低点时，地面教室中的小球对绳子的拉力与“天宫”中的等大

B．若相同的时间内，地面教室中的小球运动n1圈，“天宫”中的小球运动n2圈，则n1>n2

C．在“天宫”中，小球在最低点的速度须足够大才能做完整的圆周运动

D．若小球运动到最低点时，两组实验中的细绳均被拉断，则地面教室中的小球做平抛运动，而“天宫”里的小球做匀速直线运动

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vmin＝

B．小球通过最低点时的最小速度vmin＝

C．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

D．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

如图所示，带等量异种电荷的平行板之间，存在着垂直纸面向里的匀强磁场，一带电粒子在电场力和洛伦兹力的作用下，从静止开始自A点沿曲线ACB运动，到达B点时速度为零，C点时曲线最低点，不计重力，以下说法正确的是

A．这个粒子带正电荷

B．A点和B点必定位于同一水平面上

C．在C点洛伦兹力大于电场力

D．粒子达到B点后将沿曲线返回A点

内壁光滑的圆锥筒固定不动，其轴线竖直，如图所示，有两个质量相同的小球A和B紧贴内壁分别在图示所在的水平面内做匀速圆周运动，则（   ）

A．A球线速度必定大于B球的线速度

B．A球对筒壁的压力必定大于B球对筒壁的压力

C．A球角速度必定大于B球的角速度

D．A球的运动周期必定大于B球的运动周期

如图所示，甲、乙两水平圆盘紧靠在一块，甲圆盘为主动轮，乙靠摩擦随甲无打滑转动．甲圆盘与乙圆盘的半径之比为r_甲∶r_乙＝2∶1，两圆盘和小物体m₁、m₂之间的动摩擦因数相同，m₁距O点为2r，m₂距O′点为r，当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时（ ）．

A．与圆盘相对滑动前m1与m2的角速度之比ω1∶ω2＝2∶1

B．与圆盘相对滑动前m1与m2的向心加速度之比a1∶a2＝1∶2

C．随转速慢慢增加，m1先开始滑动

D．随转速慢慢增加，m2先开始滑动

一杂技演员骑摩托车沿一竖直圆形轨道做特技表演，如图所示．A、C两点分别是轨道的最低点和最高点，B、D分别为两侧的端点， 若运动中速率保持不变，人与车的总质量为m，设演员在轨道内逆时针运动．下列说法正确的是（ ）

A．人和车的向心加速度大小不变
B．摩托车通过最低点A时，轨道受到的压力可能等于mg
C．由D点到A点的过程中，人始终处于超重状态
D．摩托车通过A、C两点时，轨道受到的压力完全相同

如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定，有质量相等的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内作匀速圆周运动，A的运动半径较大，则下列说法正确的是

A．球A的线速度小于球B的线速度

B．球A的角速度大于球B的角速度

C．球A的加速度等于球B的加速度

D．球A对筒壁的压力大小大于球B对筒壁的压力大小

如图所示，细绳的一端固定在O点，另一端系一质量为m的小球(可视为质点)，当小球在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动时，通过传感器测得轻绳拉力F_T与轻绳与竖直方向OP的夹角θ满足关系式F_T＝a＋bcos θ，式中a、b为常数。若不计空气阻力，则当地的重力加速度为(  )

A．

B．

C．

D．

赤道上随地球自转的物体A，赤道上空的近地卫星B，地球的同步卫星C，它们的运动都可以视为匀速圆周运动．分别用a、v、T、ω表示物体的向心加速度、速度、周期和角速度，下列判断正确的是（ ）

A．aA＞aB＞aC

B．vB＞vC＞vA

C．TA＞TB＞TC

D．ωA＞ωC＞ωB

人类向宇宙空间发展最具可能的是在太阳系内地球附近建立“太空城”。设想中的一个圆柱形太空城，其外壳为金属材料，长，直径，内壁沿纵向分隔成6个部分，窗口和人造陆地交错分布，陆地上覆盖厚的土壤，窗口外有巨大的铝制反射镜，可调节阳光的射入，城内部充满空气、太空城内的空气、水和土壤最初可从地球和月球运送，以后则在太空城内形成与地球相同的生态环境。为了使太空城内的居民能如地球上一样具有“重力”，以适应人类在地球上的行为习惯，太空城将在电力的驱动下，绕自己的中心轴以一定的角速度转动。如图为太空城垂直中心轴的截面，以下说法正确的有

A．太空城内物体所受的“重力”一定通过垂直中心轴截面的圆心

B．人随太空城自转所需的向心力由人造陆地对人的支持力提供

C．太空城内的居民不能运用天平准确测出质量

D．太空城绕自己的中心轴转动的角速度越大，太空城的居民受到的“重力”越大

在一次探究活动中，某同学设计了如图所示的实验装置，将半径R="1" m的光滑半圆弧轨道固定在质量M="0.5" kg、长L="4" m的小车的上表面中点位置，半圆弧轨道下端与小车的上表面水平相切，现让位于轨道最低点的质量m="0.1" kg的光滑小球随同小车一起沿光滑水平面向右做匀速直线运动，某时刻小车碰到障碍物而瞬时处于静止状态（小车不反弹），之后小球离开圆弧轨道最高点并恰好落在小车的左端边沿处，该同学通过这次实验得到了如下结论，其中正确的是（g取10 m/s²） (  )

A．小球到达最高点的速度为m/s

B．小车与障碍物碰撞时损失的机械能为12.5 J

C．小车瞬时静止前、后，小球在轨道最低点对轨道的压力由1 N瞬时变为6.5 N

D．小车向右做匀速直线运动的速度约为6.5 m/s