6.3、向心加速度
一、选择题(共17题)
1.关于向心加速度,正确的说法是( ).
A.向心加速度越大,线速度也越大
B.向心加速度越大,角速度也越大
C.向心加速度越大,圆周运动半径越小
D.向心加速度越大,线速度和角速度的乘积也越大
2.物体做匀速圆周运动时,以下说法正确的是()
A.必须受到恒力作用 B.物体所受的合力必须等于零
C.物体所受的合力大小不变 D.物体所受的合力方向不变
3.由于地球的自转,地球表面上各点均做匀速圆周运动,所以
A.地球表面各处具有相同大小的线速度
B.地球表面各处具有相同大小的角速度
C.地球表面各处具有相同大小的向心加速度
D.地球表面各处的向心加速度方向都指向地球球心
4.如图所示,做匀速圆周运动的摩天轮上有A、B两点,它们到圆心O点的距离OA>OB,则在转动过程中( )
A.A、B两点的线速度大小相同
B.A、B两点的线速度方向相同
C.A、B两点的角速度大小相同
D.A、B两点的向心加速度大小相等
5.如图所示,细杆上固定两个小球a和b,杆绕O点做匀速转动。下列说法正确的是( )
A.a、b两球角速度相等
B.a、b两球线速度相等
C.a球的线速度比b球的大
D.a球的向心加速度比b球的大
6.如图所示,甲、乙、丙、丁四个可视为质点的小物体放置在匀速转动的水平转盘上,与转轴的距离分别为4r、2r、2r、r,甲、丙位于转盘的边缘处,两转盘边缘线相切,靠摩擦传递动力,转盘与转盘之间、物体与盘面之间均未发生相对滑动,则向心加速度最大的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
7.关于向心力的说法中正确的是( )
A.物体由于做圆周运动而产生了一个指向圆心的力就是向心力
B.向心力不能改变做圆周运动物体的速度大小
C.做匀速圆周运动的物体,其向心力是不变的
D.做圆周运动的物体,其所受外力的合力的方向一定指向圆心
8.如图所示为两级皮带传动装置,转动时皮带均不打滑,中间两个轮子是固定在一起的,轮1的半径和轮2的半径相同,轮3的半径和轮4的半径相同,且为轮1和轮2半径的一半,则轮1边缘的a点和轮4边缘的c点相比( )
A.线速度之比为1∶4 B.角速度之比为1∶4
C.向心加速度之比为8∶1 D.向心加速度之比为1∶4
9.跳绳过程中,甲、乙两位同学握住绳子两端A、B近似不动,绳子绕AB连线在空中转到图示位置时,则质点( )
A.P、Q的速度方向沿绳子切线
B.P的线速度小于Q的线速度
C.P的角速度小于Q的角速度
D.P、Q的合外力方向指向AB的中点O
10.做匀速圆周运动的物体,在运动过程中保持不变的物理量是
A.周期 B.速度 C.加速度 D.合外力
11.日常生活中,“人均国民生产总值”、购买物品时的“单价”等,都采用了比值定义的方法.在物理学中,也常用比值定义物理量,用来表示研究对象的某种性质.下列表达式采用比值定义法的是( )
A.a= B.a= C.a= D.a=
12.如图所示为工厂中的行车示意图,设钢丝长为0.5m,用它吊着质量为2kg的铸件(可看成是质点),行车以2m/s的速度匀速行驶,当行车突然停止瞬间,钢丝中受到的拉力为多少?(g取10m/s2)( )
A.16N B.20N
C.36N D.无穷大,具体无法计算
13.关于地球(看做球体)上的物体随地球自转而具有的向心加速度,下列说法正确的是( )
A.方向都指向地心
B.赤道处最小
C.邢台处的向心加速度大于两极处的向心加速度
D.同一地点,质量大的物体向心加速度也大
14.荡秋千是人们平时喜爱的一项休闲娱乐活动,如图所示,某同学正在荡秋千,A和B分别为运动过程中的最低点和最高点,若忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.在B位置时,该同学速度为零,处于平衡状态
B.在A位置时,该同学处于失重状态
C.在A位置时,该同学对秋千踏板的压力大于踏板对该同学的支持力
D.由B到A过程中,该同学向心加速度逐渐增大
15.下列关于向心加速度的说法中正确的是( )
A.向心加速度的方向始终与圆周运动的速度方向垂直
B.在匀速圆周运动中,向心加速度是恒定的
C.做圆周运动时,向心加速度一定指向圆心
D.地球自转时,各点的向心加速度都指向地心
16.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
17.A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动,在相同时间内,它们通过的路程之比是,运动方向改变的角度之比是,则它们( )
A.线速度大小之比为4:3
B.角速度大小之比为3:4
C.圆周运动的半径之比为2:1
D.向心加速度大小之比为2:1
二、填空题
18.如图所示,压路机后轮半径是前轮半径的3倍,A、B分别为前轮和后轮边缘上的一点,C为后轮上的一点,它离后轮轴心的距离是后轮半径的一半,则A、B、C三点的角速度之比为ωA:ωB:ωC=________ , 线速度之比为vA:vB:vC=________ , 向心加速度之比为aA:aB:aC=________ .
19.如图所示,用皮带传动的两轮M、N半径分别是R、2R , A为M边缘一点,B距N轮的圆心距离为R , 则A、B两点角速度之比为 ________;线速度之比为________;向心加速度之比为________ .
20.飞行员从俯冲状态往上拉时,会发生黑视,第一是因为血压降低,导致视网膜缺血;第二是因为脑缺血.飞行员要适应这种情况,必须进行严格的训练,故飞行员的选拔是非常严格的。为了使飞行员适应飞行要求,要用如图所示的仪器对飞行员进行训练,飞行员坐在一个在竖直平面内做匀速圆周运动的舱内边缘,要使飞行员的加速度a=6g,则角速度ω=________rad/s。(R=20 m,g取10 m/s2)
21.平抛运动是加速度____________(填“变化”或者“不变”)的曲线运动,匀速圆周运动是加速度_____________(填“变化”或者“不变”)的曲线运动。
三、综合题
22.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。
23.汽车保持以30m/s的速率沿半径为60m的圆形轨道匀速运动,当汽车从A运动到B时,汽车相对圆心转过的角度为90°,在这一过程中,试求:
(1) 汽车位移的大小;
(2) 汽车的角速度的大小;
(3) 汽车运动的向心加速度的大小。
24.在航空竞赛场里,由一系列路标塔指示飞机的飞行路径,在飞机转变方向时,飞行员能承受的最大向心加速度大小约为6g(g为重力加速度).设一飞机速度为v,当加速度为6g时,其路标塔转弯半径应该为多少?
25.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.D
【详解】
A.根据可知,向心加速度越大,线速度不一定越大,选项A错误;
B.根据 可知,向心加速度越大,角速度不一定越大,选项B错误;
C.根据可知,向心加速度越大,圆周运动半径不一定越小,选项C错误;
D.根据可知,向心加速度越大,线速度和角速度的乘积也越大,选项D正确;
故选D.
2.C
【详解】
做匀速圆周运动的物体,受到大小不变,方向总是指向圆心的合力作用,合力的方向不断变化。
故选C。
3.B
【详解】
AB.地球的自转时,地球表面上各点的角速度相同,而线速度v=ωr,v与r成正比,赤道上各点线速度最大,故A错误B正确;
C.根据向心加速度公式,知道向心加速度与半径成正比,赤道上向心加速度最大,故C错误;
D.地球表面各处的向心加速度方向指向地轴方向,只有赤道上指向地心,故D错误.
4.C
【详解】
C.根据同轴转动角速度相等知,A、B两点的角速度大小相同,C正确;
AB.A点半径大根据
知,A点线速度较大,线速度方向就是该点的运动方向,两者方向不同,故A、B错误
D.向心加速度大小的表达式
知A点线速度较大点的向心加速度大,D错误。
故选C。
5.A
【详解】
A.由同轴转动的物体上各点的角速度相同,即ωa = ωb,A正确;
BC.由线速度和角速度的关系有v = ωr,由图可知ra < rb,再根据A选项知,va < vb,BC错误;
D.由向心加速度的计算关系知
a = ω2r,ra < rb
经过整理有
aa < ab
D错误。
故选A。
6.C
【详解】
根据圆周运动公式
可知甲的向心加速度大于乙的向心加速度,丙的向心加速度大于丁的向心加速度;又由于甲、丙的线速度相同,甲的运动半径大于丙的运动半径,则丙的加速度大于甲的加速度。综上所述故 C正确,ABD错误。
故选C。
7.B
【详解】
A、物体做圆周运动就需要有向心力,而向心力是由外界提供的,不是物体本身产生的.故A错误.
B、向心力方向总是与速度方向垂直,不做功,不能改变速度的大小,只改变速度的方向.故B正确.
C、做匀速圆周运动物体的向心力始终指向圆心,方向时刻在改变,则向心力是变化的.故C错误;
D、做圆周运动的物体,其所受外力的合力的方向不一定指向圆心,只有做匀速圆周运动的物体的合力一定指向圆心.故D错误.
8.B
【详解】
设轮1边缘的线速度为v,则轮3边缘的线速度也为v,轮2和轮3 是同轴转动,角速度相同,根据
v=ωr
可知,轮2边缘的线速度为2v,轮4边缘的线速度也为2v,即轮1边缘的a点线速度与轮4边缘的c点线速度之比为1:2;根据
v=ωr
可知,角速度之比为1∶4;根据
a=ωv
可知,向心加速度之比为1∶8。
故选B。
9.B
【详解】
A.P、Q两点以AB为共同转轴做圆周运动,由P、Q两点向AB线段做垂线,即为二者的圆心,如图所示:
则可知P、Q的速度方向与各自的半径垂直,并不沿绳子切线,故A错误;
BC.由于P、Q两点以AB为共同转轴做圆周运动,可知二者的角速度相等,由图可知,P的半径小于Q的半径,根据公式可知,P的线速度小于Q的线速度,故B正确,C错误;
D.若物体做匀速圆周运动,则合外力指向各自的圆心位置,不一定指向AB的中点O,故D错误。
故选B。
10.A
【详解】
AB、匀速圆周运动是速度大小不变,方向时刻改变的曲线运动,所以在运动过程中动能不变,速度变化,故A对;B错误;
C、加速度方向时刻指向圆心,所以加速度的方向时刻在变化,故C错误;
D、合外力提供了做匀速圆周运动的向心力,所以合外力的方向时刻在改变,故D错误;
故选A
11.A
【详解】
所谓比值定义法,就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法.比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的属性,它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变.
A.加速度的大小与速度的变化量以及时间无关,是采用比值法定义的,故A正确;
B.是初速度为0的匀加速运动的加速度的计算式,不是加速度的定义式,不属于比值定义物理量,故B错误;
C.是牛顿第二定律表达式,说明加速度与合外力成正比,与质量成反比,不符合比值定义法的共性,所以不属于比值定义,故C错误;
D.是向心加速度的表达式,不是加速度的定义式,不属于比值定义物理量,故D错误.
故选:A。
12.C
【详解】
由题意知,行车突然停车的瞬间,铸件开始做圆周运动,其所受合力提供向心力,即:F-mg=m;所以:F=m(g+)=2×(10+)=36 N;由牛顿第三定律可知,钢丝中受到的拉力也是36N.故选C.
13.C
【详解】
A、由于向心加速度的方向都是指向所在平面的圆心,所以地球表面各物体的向心加速度方向都沿纬度的平面指向地球的自转转轴,不是地心,故A错误;
BC、地球自转时,各点绕地轴转动,具有相同的角速度,根据a=rω2,知到地轴的距离越大,向心加速度越大,所以在赤道处的向心加速度最大,两极向心加速度最小,故B错误,C正确;
D、同一地点,物体向心加速度也相等,与质量无关,故D错误.
故选C
14.D
【详解】
A.在B位置时,该同学速度是零,即沿绳子方向的合力是零,此时其合力等于重力沿圆弧切向分力,因此受力不平衡,A错误;
B.在A位置时,重力和绳子拉力的合力产生向上的向心加速度,该同学处于超重状态,B错误;
C.由牛顿第三定律,在A位置时,该同学对秋千踏板的压力等于秋千踏板对该同学的支持力,C错误;
D.由B到A运动中,该同学的速度逐渐增大,由公式分析可知向心加速度逐渐增大,D正确。
故选D。
15.AC
【详解】
A.向心加速度的方向始终与圆周运动的速度方向垂直,则A正确;
B.在匀速圆周运动中,向心加速度方向是变化的,则向心加速度是变化的,所以B错误;
C.做圆周运动时,向心加速度一定指向圆心,所以C正确;
D.地球自转时,只有赤道上的点的向心加速度都才指向地心,所以D错误;
故选AC。
16.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.
17.AD
【详解】
A.因为相同时间内他们通过的路程之比是,根据,则A、B的线速度之比为,故A正确;
B.运动方向改变的角度之比为,根据,则角速度之比为,故B错误;
C.根据可得圆周运动的半径之比为
故C错误;
D.根据得,向心加速度之比为
故D正确。
故选AD。
18. 3:1:1; 2:2:1; 6:2:1
【详解】
A、B分别为同一传动装置前轮和后轮边缘上的一点,所以有:vA=vB ,因为rA:rB=1:3,所以ωA:ωB=3:1;B、C两点共轴,所以有:ωC=ωB .所以
ωA:ωB:ωC=3:1:1;
线速度为:v=ωr , 根据题意可知,AB共带,BC共轴,所以有
vA:vB:vC=2:2:1;
根据a=vω,可知向心加速度之比为
aA:aB:aC=6:2:1
19. 2:1; 2:1; 4:1
【详解】
A点与N轮子边缘上点的线速度大小相等,B点与N轮子边缘上点的角速度大小相等,根据v=rω知,N轮子边缘上的点的线速度是B点的线速度的2倍,所以vA:vB=2:1.N轮子边缘上的点的角速度是A点角速度的一半,则A、B两点的角速度之比为2:1.根据a=rω2知,A、B两点的向心加速度之比为4:1.
20.
【详解】
根据
a=ω2R
可得
21. 不变 变化
【详解】
平抛运动仅受重力,故加速度为重力加速度,加速度不变;
匀速圆周运动的加速度始终与速度方向垂直,速度方向不断变化,加速度的方向也不断变化。
22.(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
23.(1) (2) (3)
【详解】
(1) 位移是从初位置到末位置的有向线段,物体相对圆心转过的角度为90°,故位移的大小为
(2) 物体根据
可得角速度
(3) 物体运动的向心加速度的大小为
24.
【详解】
根据公式
得
25.
【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