6.3、向心加速度
一、选择题(共15题)
1.如图所示,A、B、C分别是自行车的大齿轮、小齿轮和后轮的边缘上的三个点,到各自转动轴的距离分别为3r、r和10r。支起自行车后轮,在转动踏板的过程中,链条不打滑,则A、B、C三点( )
A.角速度大小关系是 B.线速度大小关系是
C.转速大小关系是 D.加速度大小关系是
2.关于地球的运动,正确的说法有( )
A.对于自转,地表各点的线速度随纬度增大而减小
B.对于自转,地表各点的角速度随纬度增大而减小
C.对于自转,地表各点的向心加速度随纬度增大而增大
D.公转周期等于24小时
3.质点做匀速圆周运动时,下列说法中正确的是( )
A.因为,所以向心加速度a与轨道半径R成正比
B.因为,所以在线速度v一定时,向心加速度a与轨道半径R成反比
C.因为,所以向心加速度a与轨道半径R成正比
D.因为,所以向心加速度a与周期T成反比
4.关于做圆周运动的物体所受的向心力,下列说法正确的是( )
A.因向心力指向圆心,且与线速度的方向垂直,所以它不能改变线速度的大小
B.因向心力总是沿半径指向圆心,且大小不变,故向心力是一个恒力
C.它一定是物体所受的合力
D.向心力和向心加速度的方向都是不变的
5.如图所示,细绳的一端固定,另一端系一小球,让小球在光滑水平面内做匀速圆周运动,关于小球运动到P点时的加速度方向,下列图中可能的是( )
A. B.
C. D.
6.家用台式计算机上的硬盘磁道如图所示.A,B是分别位于两个半径不同磁道上的两质量相同的点,磁盘转动后,它们的( )
A.向心力大小相等
B.角速度大小相等
C.向心加速度相等
D.线速度大小相等
7.一轿车正在通过交通标志如图所示的路段,关于该轿车在转弯的过程中,正确的是( )
A.轿车处于平衡状态
B.轿车的速度大小不一定变化
C.轿车加速度的方向一定沿运动路线的切线方向
D.轿车加速度的方向一定垂直于运动路线的切线方向
8.关于物体运动的加速度,下列说法正确的是( )
A.做直线运动的物体,加速度方向一定不变
B.做曲线运动的物体,加速度一定改变
C.做匀速圆周运动的物体,加速度大小一定不变
D.处于完全失重的物体,加速度为零
9.下图是自行车的轮盘与车轴上的飞轮之间的链条传动装置的简化图,A是轮盘上的一个点,B是飞轮上的一个点。下列说法中正确的是( )
A.A、B两点的角速度大小相等
B.A、B两点的向心加速度大小相等
C.A点的向心加速度小于B点的向心加速度
D.A点的向心加速度大于B点的向心加速度
10.关于圆周运动,以下说法中正确的是( )
A.做圆周运动的物体速度是变化的,做匀速圆周运动的物体速度是不变的
B.做圆周运动的物体加速度是变化的,做匀速圆周运动的物体加速度是恒定的
C.做圆周运动的物体受到的合外力方向不一定指向圆心
D.做匀速圆周运动物体的受到的合外力不一定等于向心力
11.关于质点做匀速圆周运动的下列说法中,正确的是( )
A.由可知,a与r成反比
B.由ω=2πf可知,ω与f成正比
C.由v=ωr可知,ω与r成反比
D.由a=ω2r可知,a与r成正比
12.关于做匀速圆周运动的物体线速度、角速度、周期和向心加速度的关系,下列说法中正确的是:
A.角速度大的向心加速度一定大 B.线速度大的向心加速度一定大
C.线速度与角速度乘积大的向心加速度一定大 D.周期小的向心加速度一定大
13.如图所示,在皮带传动装置中,主动轮A和从动轮B半径不等,皮带与轮之间无相对滑动,则下列说法中正确的是( )
A.两轮的角速度相等 B.两轮边缘的线速度大小相同
C.两轮边缘的向心加速度大小不相同 D.两轮转动的周期相同
14.如图,一个球绕中心轴线OO′以角速度ω做匀速圆周运动,则( )
A.a、b两点线速度相同
B.a、b两点角速度相同
C.若θ=30°,则a、b两点的线速度之比va∶vb= ∶2
D.若θ=30°,则a、b两点的向心加速度之比ana∶anb= ∶2
15.某同学放飞了一只纸飞机,恰好在空中盘旋,若近似认为纸飞机以速率v在水平面内做半径为r的匀速圆周运动,则关于纸飞机的向心加速度的说法正确的是( )
A.大小为 B.大小为 C.方向在水平面内 D.方向在竖直面内
二、填空题
16.一只电子钟的时针和分针的长度之比为2∶3,角速度之比为________,时针和分针针端的线速度之比为________,向心加速度之比为________.
17.如下图为一圆环,其圆心为O,若以它的直径AB为轴做匀速转动,如图所示,则圆环上Q、P两点的线速度大小之比是____。若圆环的半径是20cm,绕AB轴转动的周期是0.2s,则环上Q点的向心加速度大小是_____m/s2。
18.甲、乙两个质点都在做匀速圆周运动,它们的质量之比为1∶3,运动半径之比是3∶1,当甲、乙运动的角速度之比为2∶1时,向心加速度之比为______,向心力之比为______。当甲、乙运动的线速度之比为2∶1时,向心加速度之比为______,向心力之比为______。
19.如图所示,两轮的半径分别为3R和R,两轮通过皮带相连,转动中皮带与轮之间没有打滑现象,A、B分别为两轮子边缘上一点,则A、B两点角速度大小之比为_____;C点到圆心距离为该轮半径的,则B、C两点向心加速度大小之比为_____。
综合题
20.如图所示,B和C是一组塔轮,即B和C固定在同一转动轴上,但半径不同,其半径之比为Rb:Rc=5:3;A轮的半径大小与C 轮的相同,它与B轮紧靠在一起,当A轮绕其中心的竖直轴转动时,由于摩擦作用,B轮也随之转动起来,且A、B两轮之间不打滑,a、b、c分别为三轮边缘的三个点,求a、b、c三点在运动过程中:
(1)线速度大小之比;
(2)角速度之比;
(3)向心加速度大小之比。
21.如图所示,压路机大轮的半径R是小轮半径r的2倍,压路机匀速行进时,大轮边缘上A点的向心加速度是0.12m/s2,那么小轮边缘上的B点向心加速度是多少?大轮上距轴心的距离为0.5R的C点的向心加速度是多大?
22.如图,在光滑的水平面上钉两个钉子A和B,相距20cm.用一根长1m的细绳,一端系一个质量为0.5kg的小球,另一端固定在钉子A上.开始时球与钉子A.B在一直线上,然后使小球以2m/s的速率开始在水平面内做匀速圆周运动,若绳子能承受的最大拉力为4N,那么从开始到绳断所经历的时间是多少?
23.如图所示一质点沿顺时针方向做匀速圆周运动,在图中画出质点在A点向心力的方向和B点线速度的方向.
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】
AB.A、B通过链条传动,线速度相等,角速度与半径成反比,故A角速度小于B角速度,B、C同轴传动,角速度相等,线速度与半径成正比,故B线速度小于C线速度,可得
A错误,B正确;
C.转速与角速度成正比,故
C错误;
D.向心加速度为
结合AB的解析可得
D错误。
故选B。
2.A
【详解】
试题分析:对于自转,因地表面上各点的角速度相同,根据v="ωr," 故地表各点的随纬度增大转动半径减小,故线速度减小,选项A正确,B错误; 对于自转,根据a=ω2r可知,地表各点的向心加速度随纬度增大而减小,选项C错误;自转周期等于24小时,选项D错误;故选A.
3.B
【详解】
A.因为,所以在角速度一定时,向心加速度a与轨道半径R成正比,A错误;
B.因为,所以在线速度v一定时,向心加速度a与轨道半径R成反比,B正确;
C.因为,所以转速一定时,向心加速度a与轨道半径R成正比,C错误;
D.因为,所以半径一定时,向心加速度a与周期T2成反比,D错误。
故选B。
4.A
【详解】
A.由于向心力指向圆心,与线速度方向始终垂直,所以它的效果只是改变线速度方向,不会改变线速度大小,故A正确;
B.物体做圆周运动需要向心力,它始终指向圆心,因此方向不断改变,向心力不是恒力,故B错误;
C.匀速圆周运动的物体的合力提供向心力,但非匀速圆周运动的物体的合力一部分提供向心力,另一部分改变物体的线速度大小,故C错误;
D.向心力和向心加速度都始终指向圆心,方向时刻变化,故D错误。
故选A。
5.B
【详解】
小球在光滑水平面内做匀速圆周运动,则小球只有向心加速度,方向指向圆心。
故选B。
6.B
【详解】
由题意可知,磁道上A、B两点在同轴传动,它们的角速度相同,B正确;
根据,,,A、B两点绕同一圆心做圆周运动的半径不同,故它们的向心加速度不同,向心力大小不相等,线速度大小不相等,ACD均错;
7.B
【详解】
AB.由图可知汽车要绕转盘做圆周运动,受力不平衡,可以是匀速圆周运动,也可以是非匀速圆周运动,速度的大小不一定变化,故A错误,B正确;
CD.若是匀速圆周运动,则加速度方向指向圆心,不可能沿运动路线的切线方向;若不是匀速圆周运动,则加速度方向不指向圆心,也不垂直于运动路线的切线方向,故CD错误。
故选B。
8.C
【详解】
AB.根据牛顿第二定律
可以知道,加速度的方向与合力的方向一致,加速度是否变化取决于合力是否变化,即使物体做曲线运动例如平抛运动,但是它的合力不变,所以加速度也是不变的,故AB错误;
C.做匀速圆周运动的物体由于其线速度大小不变,则根据
可以知道,加速度大小不变,故C正确;
D.处于完全失重的物体只是物体受到的弹力为零,但是物体的重力是不变的,则其加速度重力加速度,故D错误。
故选C。
9.C
【详解】
A.A、B两点属于皮带传动装置,线速度大小相等,则由
可得
可知B点的角速度大,故A错误;
BCD.由
A点的向心加速度小于B点的向心加速度,故BD错误,C正确。
故选C。
10.C
【详解】
A.圆周运动是曲线运动,速度方向不断变化,匀速圆周运动的速度方向也是不断变化的,也就是说,做匀速圆周运动的物体速度是不断变化的,故A错误;
B.做匀速圆周运动的物体加速度总是指向圆心,方向不断变化,所以做匀速圆周运动的物体加速度是不断变化的,故B错误;
CD.做变速圆周运动的物体因为速度大小变化,所以沿速度方向的合力不为0,所以物体受到的合外力方向不指向圆心;做匀速圆周运动的物体因为速度大小不变,所以沿速度方向的合力为0,所以物体受到的合外力方向指向圆心;所以做圆周运动的物体受到的合外力方向不一定指向圆心,但做匀速圆周运动物体的受到的合外力一定等于向心力,故C正确,D错误;
故选C。
11.B
【详解】
试题分析:根据公式a==ω2r分析线速度、角速度、半径之间的关系时,要采用控制变量法,讨论其中两个物理量的关系.
解:A、由a= 知,只有当线速度v一定时,a与r成反比,故A错误;
B、由ω=2πf,可知ω与f成正比,故B正确;
C、由v=ωr可知,只有当线速度v一定时,ω与r成反比,故C错误;
D、由a=ω2r知,只有当角速度ω一定时,a与r成正比,故D错误;
故选B.
12.C
【详解】
本题考查线速度、加速度、周期、角速度关系
向心加速度可知
角速度大的物体转动半径可能很小导致加速度不是很大,A错误
线速度大的转动半径大导致加速度小,B错误
线速度与角速度乘积大的向心加速度一定大,C正确
周期小的转动半径小也会导致加速度小,D错误
13.BC
【详解】
试题分析:因为皮带与轮之间无相对滑动,所以滑轮边缘上各点线速度大小都与皮带的速度的大小,所以A、B两轮边缘上线速度的大小相等,所以B正确;又据v=R ,可得主动轮A的半径和B的半径不等,故两轮的角速度相等错误,即A错误;同理,由于半径不等,两轮边缘向心加速度大小不相等,故C正确;又因为角速度不相等,故两轮周期也不相同,所以D错误.故选BC.
14.BCD
【详解】
B.由于a、b两点在同一球体上,因此a、b两点的角速度相同, B正确;
A.而据
可知
A错误;
C.由几何关系有
当 时
而据
则
C正确;
D.由
可知
D正确。
故选BCD。
15.AC
【详解】
向心加速度的大小,方向在水平面内,故AC正确,BD错误。
故选AC。
16. 1∶12 1∶18 1∶216
【详解】
试题分析:时针转1圈,分针转12圈,所以角速度为1:12,根据公式可得两者之比为,根据公式可得
17. 1∶ 10π2
【详解】
(1)P、Q两点以它的直径AB为轴匀速转动,它们的角速度相同,都为ω,如下图所示,由图可知,Q点的转动半径
P点的转动半径
由v=ωr得
(2)[2]由,代入数据解得Q点的向心加速度大小是
18. 12∶1 4∶1 4∶3 4∶9
【详解】
当甲、乙运动的角速度之比为2∶1时,由向心加速度公式可得向心加速度之比为
当甲、乙运动的角速度之比为2∶1时,由向心力公式可得向心力之比为
当甲、乙运动的线速度之比为2∶1时,由向心加速度公式可得向心加速度之比为
当甲、乙运动的线速度之比为2∶1时,由向心力公式可得向心力之比为
19. 1:3 9:1
【详解】
A、B两点的线速度相等,A的半径是B的半径的3倍,根据
解得
A、C共轴转动,角速度相等,所以,且,根据
解得
20.(1);(2);(3)
【详解】
(1)A、B间靠摩擦传动且不打滑,则有两点的线速度大小相等,即
B、C同轴转动,则有
、、
得
所以,点线速度大小之比
(2)由、、可得
所以
(3)根据,可得、、,所以
21.0.24cm/s2,0.06cm/s2
【详解】
大轮边缘上A点的线速度大小与小轮边缘上B点的线速度大小相等,由
得
C点和A点同在大轴上,角速度相同,由
aA=ω2R
得
22.s
【详解】
小球绕钉子做匀速圆周运动,有
因为绳子承受的最大拉力为4N,
又因为绳子的拉力与小球的速度时刻垂直,所以小球的线速度大小不变
所以当 绳断时
代入数据
解得
设小球能转n个半圈
解得 取n=3
则从开始到绳断经历时间
思路分析:根据圆周运动公式
求出绳子断开时小球的半径,利用题意每转半周半径减小0.2m,
求出小球转的圈数,关键是绳子的拉力不做功,所以小球线速度大小不变,这是解题的关键所在.总时间等于三个半周时间之和
=s
23.
【详解】
质点在位置B的速度方向沿切线方向,在位置A向心力方向指向圆心.如图所示.
答案第1页,共2页