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

科幻电影《星际穿越》中描述了空间站中模拟地球上重力的装置．这个模型可以简化为如图所示的环形实验装置，外侧壁相当于“地板” ．让环形实验装置绕O点旋转，能使“地板”上可视为质点的物体与在地球表面处有同样的“重力”，则旋转角速度应为（地球表面重力加速度为g，装置的外半径为R）  (    )

A．

B．

C．2

D．

如图所示，汽车在一水平公路上转弯时，汽车的运动可视为匀速圆周运动的一部分。下列关于汽车转弯时的说法正确的是

A．汽车处于平衡状态	B．汽车的向心力由重力提供
C．汽车的向心力由支持力提供	D．汽车的向心力由摩擦力提供

如图所示，将一个小球用细线悬挂起来，让小球在a、b之间来回摆动，c点为小球圆弧轨迹的最低点，则以下说法中正确的是

A．小球做简谐振动的回复力是摆球重力沿圆弧线方向的分力

B．小球由c到b的过程，动能减小，重力势能增大

C．小球在c点时的重力势能最大， 向心加速度也最大

D．在平衡位置时，摆线张力最大，回复力也最大

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

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，放置在水平地面上的支架质量为M，支架顶端用细线拴着的摆球质量为m，现将摆球拉至水平位置，静止释放，摆球运动到最低点过程中，支架始终不动，以下说法正确的是（ ）

A．在释放瞬间，支架对地面压力为（m+M）g

B．摆球运动到最低点过程中支架受到水平地面的摩擦力先增加后减小

C．摆球到达最低点时，支架对地面压力为（m+M）g

D．摆球到达最低点时，支架对地面压力为（3m+M）g

一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动，圆盘半径为，甲、乙两物体的质量分别为与m（M＞m），它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍，两物体用一根长为l（l＜R）的轻绳连在一起，如图所示，若将甲物体放在转轴的位置上，甲、乙之间接线刚好沿半径方向拉直，要使两物体与转盘之间不发生相对滑动，则转盘旋转的角速度最大值不得超过

A．

B．

C．

D．

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

如图所示，汽车通过拱形桥时的运动可看做圆周运动．质量为m的汽车以速率v过桥，若桥面的圆弧半径为R，重力加速度为g，则汽车通过桥面最高点时对桥面的压力大小为（ ）

A．mg

B．

C．mg-

D．mg+

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