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

【改编】实验是模拟拱形桥来研究汽车通过桥的最高点时对桥的压力。在较大的平整木板上相隔一定的距离钉4个钉子，将三合板弯曲成拱桥形卡入钉内，三合板上表面事先铺上一层牛仔布以增加摩擦，这样玩具惯性车就可以在桥面上跑起来了。把这套系统放在电子秤上，关于电子秤的示数下列说法正确的是(    )

A．玩具车经过拱桥顶端时受支持力等于自身重力，处于平衡状态

B．玩具车运动通过拱桥顶端时对拱形桥的压力大于玩具车受到的支持力

C．玩具运动通过拱桥顶端时处于超重状态

D．玩具运动通过拱桥顶端时速度越大(未离开拱桥)，示数越小

长为的细线一端固定，另一端系一质量为的小球，使小球在竖直平面内做圆周运动（不计空气阻力），小球到最高点时恰好能使线不至松驰，当球位于圆周的最低点时其速率为（   ）

A．

B．

C．

D．

如图所示，内壁光滑半径大小为R的圆轨道竖直固定在桌面上，一个质量为m的小球静止在轨道底部A点。现用小锤沿水平方向快速击打小球，击打后迅速移开，使小球沿轨道在竖直面内运动。当
小球回到A点时，再次用小锤沿运动方向击打小球，通过两次击打，小球才能运动到圆轨道的最高点。已知小球在运动过程中始终未脱离轨道，在第一次击打过程中小锤对小球做功W₁，第二次击打过程中小锤对小球做功W₂。设先后两次击打过程中小锤对小球做功全部用来增加小球的动能，则W₁/ W₂的值可能是
 

A．1/2

B．2/3

C．3/4

D．1

竖直放置的固定绝缘光滑轨道由半径分别为R的圆弧MN和半径为的半圆弧NP拼接而成（两端圆弧相切于N点），小球带正电，质量为，电荷量为，已知将小球由M点静止释放后，它刚好能通过P点，不计空气阻力，下列说法正确的是（  ）

A．若加竖直向上的匀强电场E（），则小球能通过P点

B．若加竖直向下的匀强电场，则小球不能通过P点

C．若加垂直纸面向里的匀强磁场，则小球不能通过P点

D．若加垂直纸面向外的匀强磁场，则小球不能通过P点

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

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

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，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

如图所示，两个内壁光滑、半径不同的半球形碗放在不同高度的水平面上，使两碗口处于同一水平面，现将质量相同的两个小球(小球半径远小于碗的半径)，分别从两个碗的边缘由静止释放，当两球分别通过碗的最低点时，

A．两球的速度大小相等

B．两球的机械能大小始终相等

C．两球对碗底的压力大小不相等

D．小球下滑的过程中重力的功率一直增大

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