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，竖直平面内光滑圆轨道半径R=2m，从最低点A有一质量为m=1kg的小球开始运动，初速度v₀方向水平向右，重力加速度g取10m/s²，下列说法正确的是（    ）

A．若初速度v0=8m/s，则小球将在离A点1.8m高的位置离开圆轨道

B．若初速度v0=8m/s，则小球离开圆轨道时的速度大小为m/s

C．小球能到达最高点B的条件是m/s

D．若初速度v0=5m/s，则运动过程中，小球可能会脱离圆轨道

如图，在半径为R的半圆形光滑固定轨道右边缘，装有小定滑轮，两边用轻绳系着质量分别为m和M（M＝3m）的物体，由静止释放后，M可从轨道右边缘沿圆弧滑至最低点，则它在最低点的速率为（  ）

A．

B．

C．

D．

如图所示，长为L的直杆一端可绕固定轴无摩擦转动，另一端靠在表面光滑的竖直挡板上，以水平速度v向左匀速运动。当直杆与竖直方向夹角为θ时，直杆端点A的线速度为（  ）

A．

B．

C．

D．

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，b与转轴的距离为2。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轴缓慢地加速转动，用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．=是b开始滑动的临界角速度
D．当=时，a所受摩擦力的大小为kmg

如图所示，一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径R₀=1.0cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘接触。当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而为发电机提供动力。自行车车轮的半径R₁=35cm，小齿轮的半径R₂=4.0cm，大齿轮的半径R₃=10.0cm。则大齿轮和摩擦小轮的转速之比为（假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动）  （     ）

A．2∶175

B．1∶175

C．4∶175

D．1∶140

火车转弯时，如果铁路弯道的内外轨一样高，外轨对轮缘（如图a所示）挤压的弹力F提供了火车转弯的向心力（如图b所示），但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损。在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨（如图c所示），当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，以下说法中正确的是

图a                图b                          图c

A．该弯道的半径

B．当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变

C．当火车速率大于v时，外轨将受到轮缘的挤压

D．当火车速率小于v时，外轨将受到轮缘的挤压

如下图所示，长为l的细绳一端固定在O点，另一端拴住一个小球，在O点的正下方与O点相距的地方有一枚与竖直平面垂直的钉子；把小球拉起使细绳在水平方向伸直，由静止开始释放，当细绳碰到钉子的瞬间，下列说法正确的是(  )

A．小球的线速度发生突变

B．小球的角速度突然增大到原来的2倍

C．小球的向心加速度突然增大到原来的3倍

D．绳子对小球的拉力突然增大到原来的2倍

如图，质量为m的小球从斜轨道高处由静止滑下，然后沿竖直圆轨道的内侧运动，已知圆轨道的半径为R，不计一切摩擦阻力，重力加速度为g．则下列说法正确的是(     )

A．当h=2R时，小球恰好能到达最高点M

B．当h=2R时，小球在圆心等高处P时对轨道压力为2mg

C．当h≤时，小球在运动过程中不会脱离轨道

D．当h=R时，小球在最低点N时对轨道压力为2mg

如图所示的传动装置中，已知大轮A的半径是小轮半径的2倍，A、B分别在边缘接触，形成摩擦传动，接触点无打滑现象．A为主动轮．设A、B两轮边缘的线速度分别为v₁、v₂，加速度大小分别为ω₁、ω₂，周期分别为T₁、T₂，向心加速度大小分别为a₁、a₂，则（ ）

A．v₁：v₂=2：1    B．ω₁：ω₂=1：2    C．T₁：T₂=1：1    D．a₁：a₂=2：1

如图所示，一个内壁光滑的圆管轨道ABC竖直放置，轨道半径为R．O、A、D位于同一水平线上，A、D间的距离为R．质量为m的小球（球的直径略小于圆管直径），从管口A正上方由静止释放，要使小球能通过C点落到AD区，则球经过C点时（ ）

A．速度大小满足≤v_c≤
B．速度大小满足0≤v_c≤
C．对管的作用力大小满足mg≤F_C≤mg
D．对管的作用力大小满足0≤F_c≤mg

如图所示为赛车场的一个水平“U”形弯道，转弯处为圆心在O点的半圆，内外半径分别为r和2r，一辆质量为m的赛车通过AB线经弯道到达A′B′线，有如图所示的①、②、③三条路线，其中路线③是以O′为圆心的半圆，OO′=r，赛车沿圆弧路线行驶时，路面对轮胎的最大径向静摩擦力为F_max，选择路线，赛车以不打滑的最大速率通过弯道（所选路线内赛车速率不变，发动机功率足够大），则（ ）

A．选择路线①，赛车经过的路程最短

B．选择路线②，赛车的速率最小

C．选择路线③，赛车所用时间最短

D．①、②、③三条路线的圆弧上，赛车的向心加速度大小相等

一质点沿半径为R的圆周运动一周，回到原地．它发生的位移大小是（ ）

A．2πR

B．πR

C．2R

D．0

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，两圆盘和小物体、之间的动摩擦因数相同，距O点为2r，距点为r，当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时（   ）

A．与圆盘相对滑动前与的角速度之比

B．与圆盘相对滑动前与的向心加速度之比

C．随转速慢慢增加，先开始滑动

D．随转速慢慢增加，先开始滑动

如图所示，长为L的轻杆一端固定质量为m的小球，另一端固定在转轴O，现使小球在竖直平面内做圆周运动，P为圆周的最高点。若小球通过圆周最低点时的速度大小为，忽略摩擦阻力和空气阻力，则以下判断正确的是（    ）

A．小球不能到达P点

B．小球到达P点时的速度大于

C．小球能达到P点，且在P点受到轻轩向上的弹力

D．小球能到达P点，且在P点受到轻杆向下的弹力

“太极球”是近年来在广大市民中较流行的一种健身器材。做该项运动时，健身者半马步站立，手持太极球拍，拍上放一橡胶太极球，健身者舞动球拍时，球却不会掉落地上。现将太极球简化成如图1所示的平板和小球，熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动，且在运动到图1中的A、B、C、D位置时球与板间无相对运动趋势。A为圆周的最高点，C为最低点，B、D与圆心O等高。设球的重力为1N，不计拍的重力。下列说法正确的是

A．健身者在C处所需施加的力比在A处大3N
B．健身者在C处所需施加的力比在A处大1N
C．设在A处时健身者需施加的力为，当球运动到B、D位置时，板与水平方向需有一定的夹角，作出的的关系图象为图2
D．设在A处时健身者需施加的力为，当球运动到B、D位置时，板与水平方向需有一定的夹角，作出的的关系图象为图3