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知识点1 描述圆周运动的物理量
1.线速度
若在时间内,做匀速圆周运动的质点通过的弧长是,则用比值来描述匀速圆周运动的快慢,这个比值称为匀速圆周运动的线速度.公式:,单位:米/秒.线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度.线速度是矢量,它既有大小,也有方向.线速度的大小,.方向:质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向.物理意义:描述质点沿圆周运动的快慢.
2.角速度
物体在时间内由A运动到B,半径OA在这段时间内转过的角度为,则与的比值描述了物体绕圆心转动的快慢,这个比值叫做角速度.角速度用ω表示:,角速度单位为弧度每秒.符号:rad/s.角速度的物理意义:描述质点转过圆心角的快慢.角速度也是矢量,不过中学物理不讨论角速度方向问题.
3.周期
做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期.用符号T表示,周期的单位和时间单位一样.
4.频率
表示一秒内转过的圈数,周期的倒数叫做频率用符号f表示;f=1/T.频率越高表明物体运转得越快。
5.转数
匀速圆周运动的物体单位时间转过的圈数,叫转速常用符号n表示,单位r/s,以及r/min,转速n越大表明物体运动得越快!
知识点2 线速度、角速度和周期的关系
设某一物体沿半径为r的圆周做匀速圆周运动,用v表示线速度,用ω表示角速度,T表示周期,则:v与T的关系:,ω与T的关系:,v与ω的关系:
知识点3 匀速圆周运动
定义:物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等,这种运动叫做匀速圆周运动.尽管做匀速圆周运动的物体在各个时刻的线速度大小相等,但线速度的方向是不断变化着的.匀速圆周运动是一种变速曲线运动,“匀速”是指线速度的大小不变,即“匀速率”.匀速圆周运动是角速度不变的运动!匀速圆周运动是周期不变的运动!
知识点4 常见传动从动装置
主动轮通过皮带、链条、齿轮等带动从动轮的过程中,皮带(链条)上各点以及两轮边缘上各点的线速度大小相等.
同一轮上各点的角速度相同.
匀速圆周运动是( )
A.匀速率运动 B.匀变速运动
C.匀加速运动 D.变加速运动
一个质点做匀速圆周运动,已知该质点的角速度为ω,半径为r,则它运动的线速度为( )
A.ω2r B.ωr C.ω/r D.ωr2
做匀速圆周运动的质点是处于( )
A.平衡状态 B.不平衡状态
C.速度不变的状态 D.加速度不变的状态
一物体以一定的半径做匀速圆周运动,它的线速度为v,角速度为ω,经过一段短暂的时间后,
物体通过的弧长为S,半径转过的角度为φ,则下列关于S的表达式中正确的是( )
A. B. C. D.
翰林如图所示,a、b是地球表面不同纬度上的两个点,如果把地球看作是一个球体,且a、b两点随地球的自转看作是做匀速圆周运动,则这两个点具有相同的:( )
A.线速度 B.角速度
C.周期 D.运动半径
如图所示,一个环绕中心线OO′以角速度ω转动,则:( )
A.A、B两点的角速度相等
B.A、B两点的线速度相等
C.若θ=30°,则vA∶vB=∶2
D.以上答案都不对
知识点1 向心加速度
在向心力作用下物体产生的加速度叫做向心加速度.向心加速度的方向:总是沿半径指向圆心,每时每刻在不断地变化.向心加速度大小:.向心加速度的方向与速度方向垂直.向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量.
知识点2 向心力
向心力:做匀速圆周运动的物体受到的合外力总是指向圆心,这个力叫做向心力.向心力的方向:总是沿半径指向圆心,方向时刻在改变.因此向心力是变力.向心力的大小:
向心力的作用效果:只改变速度的方向,不改变速度的大小.向心力的来源:可以由重力、弹力、摩擦力等提供.总之是物体所受的合外力提供了物体做匀速圆周运动所需的向心力.
知识点3 几种典型匀速圆周运动的向心力来源
圆锥摆:向心力由拉力F和重力G的合力提供.
物体相对转盘静止,随盘做匀速圆周运动:木块做圆周运动所需向心力,由圆盘对木块的静摩擦力f提供.
卫星绕地球运动:向心力由万有引力提供.
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动.
滚筒洗衣机中物体跟着滚筒匀速转动.
对于做匀速圆周运动的物体,下列说法中正确的是:( )
A.在任何时刻,物体所受的合力一定为零
B.质点运动的方向一定不断改变
C.在任何时刻,质点的加速度一定为零
D.质点运动的线速度大小一定不断改变
匀速圆周运动中的向心加速度是描述:( )
A.线速度大小变化的物理量 B.线速度大小变化快慢的物理量
C.线速度方向变化的物理量 D.线速度方向变化快慢的物理量
如图所示,为一在水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆,关于摆球A的受力情况,下列说法中正确的是( )
A.摆球A受重力、拉力和向心力的作用
B.摆球A受拉力和向心力的作用
C.摆球A受拉力和重力的作用
D.摆球A受重力和向心力的作用
如图为一皮带传动装置,右轮半径为r,a为它边缘上一点;左侧是一轮轴,大轮半径为4r,小轮半径为2r,b点在小轮上,到小轮中心的距离为r.c点和d点分别位于左侧小轮和大轮的边缘上.若传动过程中皮带不打滑,则:( )
A.a点和b点的线速度大小相等
B.a点和b点的角速度大小相等
C.a点和c点的线速度大小相等
D.a点和d点的向心加速度大小相等
甲乙两个物体均做匀速圆周运动,甲的质量和轨道半径均为乙的一半,当甲转过60°时,乙在这段时间里正好转过45°,则甲乙两个物体的向心力之比为多少?
质量一定的物体做匀速圆周运动时,如所需的向心力要增为原来的8倍,现有以下各种措施:①线速度和圆半径加倍;②角速度和圆半径加倍;③周期和圆半径加倍;④频率和圆半径加倍.则其中正确的是:( )
A.①和③ B.②和④ C.①和④ D.②和③
质点做匀速圆周运动,当线速度为v时,圆周半径为R,若保持向心力大小不变,当圆周半径为2R时,角速度应为:( )
A. B. C. D.
甲、乙两个质点绕同—圆心做匀速圆周运动,甲的转动半径是乙的3/4,当甲转动60周时,乙转动了45周,则甲、乙两个质点的向心加速度之比等于:( )
A.4:3 B.3:4 C.1:2 D.2:1
做匀速圆周运动的物体,圆轨道半径为R,向心加速度为a,则以下的关系式不正确的是:( )
A.线速度 B.角速度 C.频率 D.周期
关于做匀速圆周运动物体的向心加速度方向,下列说法正确的是:( )
A.与线速度方向始终相同 B.与线速度方向始终相反
C.始终指向圆心 D.始终保持不变
洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物质附在筒壁上,则此时( )
A.衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用
B.衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由于摩擦的作用
C.筒壁的弹力随筒的转速增大而增大
D.筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而增大
同一辆汽车以同样大小的速度先后开上平直的桥和凸形桥,在桥的中央处有( )
A.车对两种桥面的压力一样大 B.车对平直桥面的压力大
C.车对凸形桥面的压力大 D.无法判断
对于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是( )
A.相等的时间内通过的路程相等B.向心加速度是不变的
C.向心力不随时间变化是恒力 D.线速度是不变的
如图所示,小物体A与圆盘保持相对静止跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则A受力情况是( )
A.重力、支持力
B.重力、向心力
C.重力、支持力、指向圆心的摩擦力
D.重力、支持力、向心力、摩擦力
关于向心加速度的叙述,正确的是( )
A.向心加速度是由向心力产生的
B.向心加速度的方向与向心力方向相同
C.向心加速度与速度方向相同
D.向心加速度是矢量
下列关于匀速圆周运动的叙述,正确的是( )
A.速率是恒定的 B.周期是恒定的
C.速度是恒定的 D.角速度是恒定
在绕同一转轴转动物体上的不同点,下列哪些物理量是相同的( )
A.线速度
B.角速度
C.周期
D.向心加速度
如图所示,内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则:( )
A.球A的角速度一定大于球B的角速度
B.球A的线速度一定大于球B的线速度
C.球A的运动周期一定小于球B的运动周期
D.球A对筒壁的压力一定大于球B对筒壁的压力
【圆周运动物理量的关系】
某质点绕圆轨道做匀速圆周运动,下列说法中正确的是:( )
A.因为它的速度大小始终不变,所以它做的是匀速运动
B.它速度大小不变,但方向时刻改变,是变速运动
C.该质点速度大小不变,因而加速度为零,处于平衡状态
D.该质点做的是变速运动,具有加速度,故它所受合外力不等于零
做匀速圆周运动的物体,下列物理量时刻发生变化的是:( )
A.速度 B.加速度
C.角速度 D.周期
一小球被细绳拴着,在水平面内做半径为R的匀速圆周运动,向心加速度为a.那么( )
A.小球运动的角速度ω= B.小球在时间t内通过的路程为s=
C.小球做匀速圆周运动的周期T= D.小球在时间t内可能发生的最大位移为2R
图示所示为某一皮带传动装置.主动轮的半径为r1,从动轮的半径为r2.已知主动轮做顺时针转动,转速为n,转动过程中皮带不打滑.下列说法正确的是( )
A.从动轮做顺时针转动
B.从动轮做逆时针转动
C.从动轮的转速为
D.从动轮的转速为
如图所示,定滑轮的半径r=2 cm,绕在滑轮上的细线悬挂着一个重物,由静止开始释放,测得重物以加速度a=2 m/s2做匀加速运动,在重物由静止下落距离为1 m的瞬间,滑轮边缘上的点的角速度ω=__________rad/s,向心加速度a=_________m/s2.
关于质点做匀速圆周运动的下列说法中正确的是:( )
A.由a=知,a与r成反比
B.由a=ω2r知,a与r成正比
C.由ω=知,ω与r成反比
D.由ω=2πn知,角速度与转速n成正比
匀速圆周运动属于( )
A.匀速运动
B.匀加速运动
C.加速度不变的曲线运动
D.变加速度的曲线运动
关于向心加速度的物理意义,下列说法正确的是( )
A.它描述的是线速度方向变化的快慢
B.它描述的是线速度的大小变化的快慢
C.它描述的是角速度变化的快慢
D.匀速圆周运动的向心加速度是恒定不变的
在图中,A、B为咬合转动的两齿轮,Ra=2Rb,则A、B两轮边缘上两点的( )
A.角速度之比为2∶ 1
B.向心加速度之比为1∶ 2
C.周期之比为1∶ 2
D.转速之比为2∶ 1
一小球质量为m,用长为L的悬绳(不可伸长,质量不计)固定于O点,在O点正下方L/2处钉有一颗钉子,如图所示,将悬线沿水平方向拉直无初速释放后,当悬线碰到钉子后的瞬间( )
A.小球线速度没有变化
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2倍
D.悬线对小球的拉力突然增大到原来的2倍
【圆周运动的综合应用】
2008年4月28日凌晨,山东境内发生两列列车相撞事故,造成了大量人员伤亡和财产损失.引发事故的主要原因是其中一列列车转弯时超速行驶.如图所示,是一种新型高速列车,当它转弯时,车厢会自动倾斜,提供转弯需要的向心力;假设这种新型列车以360 km/h的速度在水平面内转弯,弯道半径为1.5 km,则质量为75 kg的乘客在列车转弯过程中所受到的合外力为( )
A.500 N B.1 000 N C.500 N D.0
汽车甲和汽车乙质量相等,以相等速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,甲车在乙车的外侧.两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff甲和Ff乙.以下说法正确的是( )
A.Ff甲小于Ff乙 B.Ff甲等于Ff乙
C.Ff甲大于Ff乙 D.Ff甲和Ff乙大小均与汽车速率无关
如图所示装置中,三个轮的半径分别为r、2r、4r,b点到圆心的距离为r,求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比、加速度之比.
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.求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比.(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)
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知识点1 描述圆周运动的物理量
1.线速度
若在时间内,做匀速圆周运动的质点通过的弧长是,则用比值来描述匀速圆周运动的快慢,这个比值称为匀速圆周运动的线速度.公式:,单位:米/秒.线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度.线速度是矢量,它既有大小,也有方向.线速度的大小,.方向:质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向.物理意义:描述质点沿圆周运动的快慢.
2.角速度
物体在时间内由A运动到B,半径OA在这段时间内转过的角度为,则与的比值描述了物体绕圆心转动的快慢,这个比值叫做角速度.角速度用ω表示:,角速度单位为弧度每秒.符号:rad/s.角速度的物理意义:描述质点转过圆心角的快慢.角速度也是矢量,不过中学物理不讨论角速度方向问题.
3.周期
做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期.用符号T表示,周期的单位和时间单位一样.
4.频率
表示一秒内转过的圈数,周期的倒数叫做频率用符号f表示;f=1/T.频率越高表明物体运转得越快!
5.转数
匀速圆周运动的物体单位时间转过的圈数,叫转速常用符号n表示,单位r/s,以及r/min,转速n越大表明物体运动得越快!
知识点2 线速度、角速度和周期的关系
设某一物体沿半径为r的圆周做匀速圆周运动,用v表示线速度,用ω表示角速度,T表示周期,则:v与T的关系:,ω与T的关系:,v与ω的关系:
知识点3 匀速圆周运动
定义:物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等,这种运动叫做匀速圆周运动.尽管做匀速圆周运动的物体在各个时刻的线速度大小相等,但线速度的方向是不断变化着的.匀速圆周运动是一种变速曲线运动,“匀速”是指线速度的大小不变,即“匀速率”.匀速圆周运动是角速度不变的运动!匀速圆周运动是周期不变的运动!
知识点4 常见传动从动装置
主动轮通过皮带、链条、齿轮等带动从动轮的过程中,皮带(链条)上各点以及两轮边缘上各点的线速度大小相等.
同一轮上各点的角速度相同.
匀速圆周运动是( )
A.匀速率运动 B.匀变速运动
C.匀加速运动 D.变加速运动
【答案】AD
一个质点做匀速圆周运动,已知该质点的角速度为ω,半径为r,则它运动的线速度为( )
A.ω2r B.ωr C.ω/r D.ωr2
【答案】B
【解析】v=ωr
做匀速圆周运动的质点是处于( )
A.平衡状态 B.不平衡状态
C.速度不变的状态 D.加速度不变的状态
【答案】B
【解析】做匀速圆周运动的物体,线速度和加速度的方向不断改变,所以ACD错.
一物体以一定的半径做匀速圆周运动,它的线速度为v,角速度为ω,经过一段短暂的时间后,
物体通过的弧长为S,半径转过的角度为φ,则下列关于S的表达式中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
翰林如图所示,a、b是地球表面不同纬度上的两个点,如果把地球看作是一个球体,且a、b两点随地球的自转看作是做匀速圆周运动,则这两个点具有相同的:( )
A.线速度 B.角速度
C.周期 D.运动半径
【答案】BC
如图所示,一个环绕中心线OO′以角速度ω转动,则:( )
A.A、B两点的角速度相等
B.A、B两点的线速度相等
C.若θ=30°,则vA∶vB=∶2
D.以上答案都不对
【答案】AC
知识点1 向心加速度
在向心力作用下物体产生的加速度叫做向心加速度.向心加速度的方向:总是沿半径指向圆心,每时每刻在不断地变化.向心加速度大小:.向心加速度的方向与速度方向垂直.向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量.
知识点2 向心力
向心力:做匀速圆周运动的物体受到的合外力总是指向圆心,这个力叫做向心力.向心力的方向:总是沿半径指向圆心,方向时刻在改变.因此向心力是变力.向心力的大小:
向心力的作用效果:只改变速度的方向,不改变速度的大小.向心力的来源:可以由重力、弹力、摩擦力等提供.总之是物体所受的合外力提供了物体做匀速圆周运动所需的向心力.
知识点3 几种典型匀速圆周运动的向心力来源
圆锥摆:向心力由拉力F和重力G的合力提供.
物体相对转盘静止,随盘做匀速圆周运动:木块做圆周运动所需向心力,由圆盘对木块的静摩擦力f提供.
卫星绕地球运动:向心力由万有引力提供.
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动.
滚筒洗衣机中物体跟着滚筒匀速转动.
对于做匀速圆周运动的物体,下列说法中正确的是:( )
A.在任何时刻,物体所受的合力一定为零
B.质点运动的方向一定不断改变
C.在任何时刻,质点的加速度一定为零
D.质点运动的线速度大小一定不断改变
【答案】B
匀速圆周运动中的向心加速度是描述:( )
A.线速度大小变化的物理量 B.线速度大小变化快慢的物理量
C.线速度方向变化的物理量 D.线速度方向变化快慢的物理量
【答案】B
如图所示,为一在水平面内做匀速圆周运动的圆锥摆,关于摆球A的受力情况,下列说法中正确的是( )
A.摆球A受重力、拉力和向心力的作用
B.摆球A受拉力和向心力的作用
C.摆球A受拉力和重力的作用
D.摆球A受重力和向心力的作用
【答案】C
如图为一皮带传动装置,右轮半径为r,a为它边缘上一点;左侧是一轮轴,大轮半径为4r,小轮半径为2r,b点在小轮上,到小轮中心的距离为r.c点和d点分别位于左侧小轮和大轮的边缘上.若传动过程中皮带不打滑,则:( )
A.a点和b点的线速度大小相等
B.a点和b点的角速度大小相等
C.a点和c点的线速度大小相等
D.a点和d点的向心加速度大小相等
【答案】CD
甲乙两个物体均做匀速圆周运动,甲的质量和轨道半径均为乙的一半,当甲转过60°时,乙在这段时间里正好转过45°,则甲乙两个物体的向心力之比为多少?
【答案】4:9
质量一定的物体做匀速圆周运动时,如所需的向心力要增为原来的8倍,现有以下各种措施:①线速度和圆半径加倍;②角速度和圆半径加倍;③周期和圆半径加倍;④频率和圆半径加倍.则其中正确的是:( )
A.①和③ B.②和④ C.①和④ D.②和③
【答案】B
质点做匀速圆周运动,当线速度为v时,圆周半径为R,若保持向心力大小不变,当圆周半径为2R时,角速度应为:( )
A. B. C. D.
【答案】B
甲、乙两个质点绕同—圆心做匀速圆周运动,甲的转动半径是乙的3/4,当甲转动60周时,乙转动了45周,则甲、乙两个质点的向心加速度之比等于:( )
A.4:3 B.3:4 C.1:2 D.2:1
【答案】A
做匀速圆周运动的物体,圆轨道半径为R,向心加速度为a,则以下的关系式不正确的是:( )
A.线速度 B.角速度
C.频率 D.周期
【答案】C
关于做匀速圆周运动物体的向心加速度方向,下列说法正确的是:( )
A.与线速度方向始终相同 B.与线速度方向始终相反
C.始终指向圆心 D.始终保持不变
【答案】C
【解析】匀速圆周运动的加速度始终指向圆心,故又叫做向心加速度,C项正确.
洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物质附在筒壁上,则此时( )
A.衣物受到重力、筒壁的弹力和摩擦力的作用
B.衣物随筒壁做圆周运动的向心力是由于摩擦的作用
C.筒壁的弹力随筒的转速增大而增大
D.筒壁对衣物的摩擦力随转速增大而增大
【答案】A C
同一辆汽车以同样大小的速度先后开上平直的桥和凸形桥,在桥的中央处有( )
A.车对两种桥面的压力一样大 B.车对平直桥面的压力大
C.车对凸形桥面的压力大 D.无法判断
【答案】B
对于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是( )
A.相等的时间内通过的路程相等B.向心加速度是不变的
C.向心力不随时间变化是恒力 D.线速度是不变的
【答案】A
如图所示,小物体A与圆盘保持相对静止跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则A受力情况是( )
A.重力、支持力
B.重力、向心力
C.重力、支持力、指向圆心的摩擦力
D.重力、支持力、向心力、摩擦力
【答案】C
关于向心加速度的叙述,正确的是( )
A.向心加速度是由向心力产生的
B.向心加速度的方向与向心力方向相同
C.向心加速度与速度方向相同
D.向心加速度是矢量
【答案】ABD
下列关于匀速圆周运动的叙述,正确的是( )
A.速率是恒定的 B.周期是恒定的
C.速度是恒定的 D.角速度是恒定
【答案】ABD
在绕同一转轴转动物体上的不同点,下列哪些物理量是相同的( )
A.线速度
B.角速度
C.周期
D.向心加速度
【答案】BC
如图所示,内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则:( )
A.球A的角速度一定大于球B的角速度
B.球A的线速度一定大于球B的线速度
C.球A的运动周期一定小于球B的运动周期
D.球A对筒壁的压力一定大于球B对筒壁的压力
【答案】B
【解析】两小球所受重力相同,合力均水平方向,支持力方向相同,由平行四边形定则可知,两小球所支持力相同,D项错;受合力相同,,>,所以,,,B项正确.
【圆周运动物理量关系】
某质点绕圆轨道做匀速圆周运动,下列说法中正确的是:( )
A.因为它的速度大小始终不变,所以它做的是匀速运动
B.它速度大小不变,但方向时刻改变,是变速运动
C.该质点速度大小不变,因而加速度为零,处于平衡状态
D.该质点做的是变速运动,具有加速度,故它所受合外力不等于零
【答案】BD
【解析】匀速圆周运动速度大小不变,但方向时刻改变,是变速运动,具有加速度,故它所受合外力
不等于零,BD正确.
做匀速圆周运动的物体,下列物理量时刻发生变化的是:( )
A.速度 B.加速度
C.角速度 D.周期
【答案】AB
【解析】匀速圆周运动的速度和加速度都是大小不变,但方向时刻改变,角速度和周期不变.A,B对.
一小球被细绳拴着,在水平面内做半径为R的匀速圆周运动,向心加速度为a.那么( )
A.小球运动的角速度ω= B.小球在时间t内通过的路程为s=
C.小球做匀速圆周运动的周期T= D.小球在时间t内可能发生的最大位移为2R
【答案】ABD
【解析】由向心加速度的公式得:,A正确.又由公式得:,
则小球在时间t内通过的路程为:,B正确.由周期与角速度的关系,将ω的值代入公式可得:,C错误.小球做匀速圆周运动,最大位移为圆周的直径2R,D正确.
图示所示为某一皮带传动装置.主动轮的半径为r1,从动轮的半径为r2.已知主动轮做顺时针转动,转速为n,转动过程中皮带不打滑.下列说法正确的是( )
A.从动轮做顺时针转动
B.从动轮做逆时针转动
C.从动轮的转速为
D.从动轮的转速为
【答案】BC
【解析】本题考查的知识点是圆周运动.因为主动轮顺时针转动,从动轮通过皮带的摩擦力带动转动,所以从动轮逆时针转动,选项A错误B正确;由于通过皮带传动,皮带与轮边缘接触处的速度相等,所以由,得从动轮的转速为,选项C正确D错误.
如图所示,定滑轮的半径r=2 cm,绕在滑轮上的细线悬挂着一个重物,由静止开始释放,测得重物以加速度a=2 m/s2做匀加速运动,在重物由静止下落距离为1 m的瞬间,滑轮边缘上的点的角速度ω=__________rad/s,向心加速度a=_________m/s2.
【答案】100 200
【解析】重物下落1 m时,瞬时速度为,显然,滑轮边缘上每一点的线速度也都2m/s,故滑轮转动的角速度,即滑轮边缘上每一点的转动角速度为 ,向心加速度为.本题讨论的是变速运动问题,重物下落的过程中滑轮运动的角速度、轮上各点的线速度都在不断增加,但在任何时刻角速度与线速度的关系(),向心加速度与角速度、线速度的关系()仍然成立.
关于质点做匀速圆周运动的下列说法中正确的是:( )
A.由a=知,a与r成反比
B.由a=ω2r知,a与r成正比
C.由ω=知,ω与r成反比
D.由ω=2πn知,角速度与转速n成正比
【答案】D
【解析】在A,B,C公式中,每个公式都有三个变量,应采用控制变量法讨论,只有D中只含两个变量,所以D对.
匀速圆周运动属于( )
A.匀速运动
B.匀加速运动
C.加速度不变的曲线运动
D.变加速度的曲线运动
【答案】D
【解析】匀速圆周运动速度大小不变,但方向时刻改变,是变速运动,具有加速度,且加速度方向时刻改变,所以匀速圆周运动属于变加速度的曲线运动.
关于向心加速度的物理意义,下列说法正确的是( )
A.它描述的是线速度方向变化的快慢
B.它描述的是线速度的大小变化的快慢
C.它描述的是角速度变化的快慢
D.匀速圆周运动的向心加速度是恒定不变的
【答案】A
【解析】向心加速度描述的是线速度方向变化的快慢,大小不变,但方向时刻改变.所以A对 .
在图中,A、B为咬合转动的两齿轮,Ra=2Rb,则A、B两轮边缘上两点的( )
A.角速度之比为2∶ 1
B.向心加速度之比为1∶ 2
C.周期之比为1∶ 2
D.转速之比为2∶ 1
【答案】B
【解析】因为A、B为咬合转动的两齿轮,所以A、B两齿轮边缘的点具有相同大小的线速度,由因为,所以,A错误.因为,所以,B正确.因为,所以,C错误.由可知,,D错误.
一小球质量为m,用长为L的悬绳(不可伸长,质量不计)固定于O点,在O点正下方L/2处钉有一颗钉子,如图所示,将悬线沿水平方向拉直无初速释放后,当悬线碰到钉子后的瞬间( )
A.小球线速度没有变化
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2倍
D.悬线对小球的拉力突然增大到原来的2倍
【答案】ABC
【解析】在小球通过最低点的瞬间,水平方向上不受外力作用,沿切线方向小球的加速度等于零,因而小球的线速度不会发生变化,故A正确;在线速度不变的情况下,小球的半径突然减小到原来的一半,由可知角速度增大为原来的2倍,故B正确;由,可知向心加速度突然增大到原来的2倍,故C正确;在最低点, ,可以看出D不正确
【圆周运动的综合应用】
2008年4月28日凌晨,山东境内发生两列列车相撞事故,造成了大量人员伤亡和财产损失.引发事故的主要原因是其中一列列车转弯时超速行驶.如图所示,是一种新型高速列车,当它转弯时,车厢会自动倾斜,提供转弯需要的向心力;假设这种新型列车以360 km/h的速度在水平面内转弯,弯道半径为1.5 km,则质量为75 kg的乘客在列车转弯过程中所受到的合外力为( )
A.500 N B.1 000 N C.500 N D.0
【答案】A
【解析】360 km/h=100 m/s,乘客在列车转弯过程中所受的合外力提供向心力
汽车甲和汽车乙质量相等,以相等速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,甲车在乙车的外侧.两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff甲和Ff乙.以下说法正确的是( )
A.Ff甲小于Ff乙 B.Ff甲等于Ff乙
C.Ff甲大于Ff乙 D.Ff甲和Ff乙大小均与汽车速率无关
【答案】A
【解析】本题重点考查的是匀速圆周运动中向心力的知识.根据题中的条件可知,两车在水平面做匀速圆
周运动,则地面对车的摩擦力来提供其做圆周运动的向心力,则,又有向心力的表达式,因为两车的质量相同,两车运行的速率相同,因此轨道半径大的车的向心力小,即摩擦力小,A正确.
如图所示装置中,三个轮的半径分别为r、2r、4r,b点到圆心的距离为r,求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比、加速度之比.
【答案】,而,所以;,而,所以;再利用,可得
点评:凡是直接用皮带传动(包括链条传动、摩擦传动)的两个轮子,两轮边缘上各点的线速度大小相等;凡是同一个轮轴上(各个轮都绕同一根轴同步转动)的各点角速度相等(轴上的点除外).
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.求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比.(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)
【答案】
【解析】设摩擦小轮转动的角速度为,自行车车轮转动的角速度为,由于自行车车轮与摩擦小轮之
间无相对滑动,有.小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同,也为.
设大齿轮转动的角速度为ω,有又=,=
由以上各式得 代入数据得
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