高考物理试题《向心力与向心加速度》考点强化练习（2017年押题版） - 高考物理题库

1、填空题人造卫星绕地球做匀速圆周运动时其上一切物体处于完全失重状态，所以在这种环境中已无法用天平称量物体的质量．为了在这种环境测量物体的质量，某科学小组设计了如图所示的装置（图中O为光滑的小孔）：给待测物体一个初速度，使它在桌面上做匀速圆周运动．设卫星上具有基本的测量工具．

（1）实验时物体与桌面间的摩擦力不计，原因是?；
（2）实验时需要测量的物理量有?，?， ?；
（3）待测质量的表达式为?．（用上小题中的物理量表示）

参考答案：（1）物体处于完全失重状态，对支持面没有压力
（2）弹簧秤的示数F、圆周运动的半径R、圆周运动的周期T（或n周的时间t）。
（3）（或）

本题解析：（1）物体处于完全失重状态，对支持面没有压力，所以没有摩擦力，因而可以忽略不计。
（2）通过示意图，物体做匀速圆周运动的向心力大小通过弹簧可以测出，即，且，测量物体做圆周运动的圈数n和总时间t，即可测得周期。因此带入可得：
，化简则
即需要测量弹簧秤的示数F、圆周运动的半径R、圆周运动的周期T（或n周的时间t）。
（3）（或）。
点评：本题考察了向心力的受力分析，通过向心力的相关知识建立等式求解。总体来源知识点单一，属于比较容易解决的问题。

本题难度：一般

2、简答题如图所示，直线MN下方无磁场，上方空间存在两个匀强磁场，其分界线是半径为R的半圆，两侧的磁场方向相反且垂直于纸面，磁感应强度大小都为B．现有一质量为m、电荷量为q的带负电粒子从P点沿半径方向向左侧射出，最终打到Q点，不计粒子的重力．求：
（1）粒子从P点到Q点的最短运动时间及其对应的运动速率；
（2）符合条件的所有粒子的运动时间及其对应的运动速率． 91考试网

参考答案：
91考试网
（1）粒子的运动轨迹将磁场边界分成2等分时，对应有最短运动时间
由几何知识可得：粒子运动的半径r=R
又Bv0q=mv20R得v0=BqRm
由对称性可得，粒子刚好在磁场中运动一周t=2πmBq
（2）设粒子的运动轨迹将磁场边界分成n等分（n=2，3，4…）
?由几何知识得 θ=π2n，r=Rtanθ（n=2，3，4…）?
粒子的速率为v0=BRqmtanπ2n（n=2，3，4…）
当n为偶数时，由对称性可得粒子在磁场中运动圈，t=π2T=π2mBq（n=2，4，6…）
当n为奇数时，t为周期的整数倍加上第一段的运动时间，即
t=n-12T+π+πn2πT=(n2+1)πmnBq（n=3，5，7…）

本题解析：

本题难度：一般

3、简答题用一条绝缘细线悬挂一个带电小球，小球质量m=2.0×10-2kg，电荷量q=+1.0×10-8C．现加一水平方向的匀强电场，小球平衡于O点时绝缘细线与竖直方向的夹角θ=37°，如图所示．（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）试求：
（1）该匀强电场的电场强度E的大小；
（2）若将小球沿圆弧OA拉至悬点正下方A点自由释放后，小球作往复运动，则经过O点时细线对小球的拉力． 91考试网

参考答案：（1）小球受力平衡时，受到重力、电场力与绳子的拉力，其中：qE=mgtanθ
所以：E=mgtanθq=1.5×107N/C
（2）A到O的过程中，电场力做正功，重力做负功，设细线的长度为L，则：
qELsinθ-mgL(1-cosθ)=12mv2
在O点：F拉-mgcosθ=mv2L
联立以上2公式，解得：F拉=0.35N
答：匀强电场的电场强度E的大小1.5×107N/C；经过O点时细线对小球的拉力是0.35N．

本题解析：

本题难度：一般

4、选择题如图所示的两轮以皮带传动，没有打滑，A、B、C三点的位置关系如图，若r1>r2，O1C=r2，则三点的向心加速度的关系为

A.aA=aB=aC
B.aC>aA>aB
C.aCD.aC=aB>aA

参考答案：C

本题解析：由题意可知，?A点的向心加速度为aA=，B点的向心加速度为aB=,由于VA=VB，r1＞r2，所以aB＞aA，A点的向心加速度也等于C点的向心加速度等于由于r1＞r2，ωA=ωC，所以aA＞aC，所以aB＞aA＞aC，故选C．
思路分析：A和B是通过皮带相连，它们有共同的线速度，A和C在同一个轮上，它们的角速度相等，再由线速度和角速度之间的关系V=rω，及向心力公式，就可以判断它们的关系
试题点评：通过皮带相连的，它们的线速度相等；同轴转的，它们的角速度相等，这是解本题的隐含条件，再V=rω，及向心力公式做出判断，考查学生对公式得理解