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人教版必修二 5.5向心加速度期末复习题类型总结
【类型一】向心加速度的意义
1.关于向心加速度,以下说法正确的是( )
A. 它描述了角速度变化的快慢
B. 它描述了线速度大小变化的快慢
C. 它描述了线速度方向变化的快慢
D. 公式a=只适用于匀速圆周运动
【答案】C
【解析】向心加速度只改变速度的方向,不改变速度大小.向心加速度描述的是线速度方向变化的快慢.故A、B错误,C正确.公式a=既适用于匀速圆周运动,也适用于变速圆周运动.故D错误.故选C.
2.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. 它描述的是线速度大小变化的快慢
C. 它描述的是角速度变化的快慢
D. 它描述的是转速变化的快慢
【答案】A
【解析】匀速圆周运动的线速度大小和角速度都是不发生变化的,转速变化的快慢与角速度的变化快慢是对应的.所以B,C,D是错误的.向心加速度大小描述了物体线速度方向变化的快慢,向心加速度越大,线速度方向变化越快,A对.
3.下列关于向心加速度的说法中正确的是( )
A. 向心加速度表示做圆周运动的物体速率改变的快慢
B. 向心加速度表示角速度变化的快慢
C. 向心加速度描述线速度方向变化的快慢
D. 匀速圆周运动的向心加速度不变
【答案】C
【解析】匀速圆周运动中速率不变,向心加速度只改变速度的方向,显然A项是错误的;匀速圆周运动的角速度是不变的,所以B项也是错误的;匀速圆周运动中速度的变化只表现为速度方向的变化,作为反映速度变化快慢的物理量,向心加速度只描述线速度方向变化的快慢,所以C项正确;向心加速度的方向是变化的,所以D项也是错误的.
4.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. 线速度方向变化快慢的物理量
C. 线速度方向变化的物理量
D. 线速度大小变化快慢的物理量
【答案】B
【解析】做匀速圆周运动的物体,速度方向时刻改变,向心加速度就是描述物体线速度方向变化快慢的物理量,而线速度的大小的变化快慢由切向加速度描述,故A,C,D错误,B正确.
5.下列说法正确的是( )
A. 做匀速圆周运动的物体,线速度不变
B. 匀速圆周运动不是匀速运动而是匀变速运动
C. 做匀速圆周运动的物体,任意相等时间内速度变化相等
D. 向心加速度是反映速度方向变化快慢程度的物理量
【答案】D
【解析】做匀速圆周运动的物体,线速度大小不变,但是方向时时刻刻在变,A错误,因为匀速圆周运动的加速度大小恒定,方向在变,即匀速圆周运动不是匀变速运动,故B、C均错误;向心加速度只改变速度的方向,故它是描述速度方向变化快慢的物理量,D正确.
6.关于匀速圆周运动的说法,正确的是( )
A. 匀速圆周运动是匀速运动
B. 匀速圆周运动是匀变速运动
C. 匀速圆周运动是加速度不变的运动
D. 匀速圆周运动是加速度不断改变的运动
【答案】D
【解析】匀速圆周运动的加速度方向时刻改变,是变加速运动.
【类型二】向心加速度的方向
7.关于作匀速圆周运动的物体的向心加速度,下列说法正确的是( )
A. 向心加速度的大小和方向都不变
B. 向心加速度的大小和方向都不断变化
C. 向心加速度的大小不变,方向不断变化
D. 向心加速度的大小不断变化,方向不变
【答案】C
【解析】向心加速度是矢量,在匀速圆周运动中,向心加速度的方向始终指向圆心,一直与速度的方向垂直,即方向一直在变化,大小不变,所以A、B、D错,C对.
8.关于向心加速度,下列说法正确的是( )
A. 向心加速度是描述线速度大小变化快慢的物理量
B. 向心加速度是描述线速度的方向变化快慢的物理量
C. 向心加速度时刻指向圆心,方向始终不变
D. 向心加速度时刻指向圆心,方向始终改变
【答案】BD
【解析】加速度是描述速度变化快慢的物理量,向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量,因此A错、B对.虽然向心加速度时刻指向圆心,但是沿不同的半径指向圆心,所以方向不断变化,C错、D正确.
9.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指向圆心
B. 向心加速度的方向保持不变
C. 在匀速圆周运动中,向心加速度是恒定的
D. 在匀速圆周运动中,向心加速度的大小不断变化
【答案】A
【解析】向心加速度的方向时刻指向圆心,A正确;向心加速度的大小不变,方向时刻变化,故B,C,D错误.
10.关于做匀速圆周运动物体的向心加速度的方向,下列说法中正确的是( )
A. 与线速度的方向始终相同
B. 与线速度的方向始终相反
C. 始终指向圆心
D. 始终保持不变
【答案】C
【解析】向心加速度的方向始终指向圆心,和线速度的方向垂直,不改变线速度的大小只是改变线速度的方向,由于加速度是矢量,因此向心加速度是时刻变化的,故C正确.
11.关于匀速圆周运动的向心加速度,下列说法正确的是( )
A. 大小不变,方向变化
B. 大小变化,方向不变
C. 大小、方向都变化
D. 大小、方向都不变
【答案】A
【解析】
12.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.
【答案】B
【解析】做匀速圆周运动的物体的加速度就是向心加速度,其方向指向圆心,B正确.
13.如图所示为一竖直放置的圆形环,小球可在环内做圆周运动.现给小球一初速度,使它在圆环内做圆周运动,则关于小球加速度方向的说法正确的是( )
A. 一定指向圆心
B. 一定不指向圆心
C. 只在最高点和最低点指向圆心
D. 以上都不对
【答案】C
【解析】由于小球在环内不能做匀速圆周运动,故小球的加速度方向并不一定指向圆心,A不对;由于小球在最高点和最低点时,受到的力均是竖直方向,则此时小球受到的合外力的方向也一定沿竖直方向,则加速度方向此时是指向圆心的,故B不对,C是正确的.
14.荡秋千是儿童喜爱的一项运动,当秋千荡到最高点时,小孩的加速度方向可能是图中的( )
A. 1方向
B. 2方向
C. 3方向
D. 4方向
【答案】B
【解析】秋千荡到最高点时,速度为0,即圆周运动线速度为0,根据圆周运动向心加速度a=可判断沿半径方向加速度为0,除去切线方向外,其他方向的加速度都有半径方向的分量,不符合题意.所以加速度只可能是切线方向即2方向.
【类型三】向心加速度的大小
15.如图所示,在光滑的漏斗内部一个水平面上,小球以角速度ω做半径为r的匀速圆周运动.则小球运动的加速度a的大小为( )
A.
B.
C.ωr
D.rω2
【答案】D
【解析】小球做匀速圆周运动,转动的半径为r,角速度为ω,故向心加速度为:an=ω2r
故选:D.
16.如图所示,在光滑水平面上,质量为m的小球在细线的拉力作用下,以速度v做半径为r的匀速圆周运动.小球所受向心加速度a的大小为( )
A.
B.
C.vr
D.vr2
【答案】B
【解析】
17.做匀速圆周运动的物体,它的加速度大小必定与( )
A. 线速度的平方成正比
B. 角速度的平方成正比
C. 运动半径成正比
D. 线速度和角速度的乘积成正比
【答案】D
【解析】由a==ω2r知,只有当运动半径r不变时,加速度大小才与线速度的平方或角速度的平方成正比,A,B错;当角速度一定时,加速度大小才与运动半径成正比,线速度大小一定时,加速度大小才与运动半径成反比,C错;而a=ω2r=ω·ωr=ωv,即加速度大小与线速度和角速度的乘积成正比,D对.
【类型四】向心加速度的公式理解及应用
18.下面四个公式中an表示匀速圆周运动的向心加速度,v表示匀速圆周运动的线速度,ω表示匀速圆周运动的角速度,T表示周期,r表示匀速圆周运动的半径,则下面四个式子中正确的是( )
①an= ②an=ω2r ③an=ωv ④an=T2
A. ①②③
B. ②③④
C. ①③④
D. ①②④
【答案】A
【解析】向心力加速度an==ω2r=vω=r,故①②③对,④错.故选A.
19.关于匀速圆周运动的向心加速度,下列说法中正确的是( )
A. 由于a=,所以线速度大的物体向心加速度大
B. 由于a=,所以半径大的物体向心加速度小
C. 由于a=rω2,所以角速度大的物体向心加速度大
D. 由于a=rω2,所以角速度大的物体向心加速度可能大
【答案】D
【解析】由于a=,半径r不确定,所以线速度大的物体向心加速度不一定大,故A错误;
由于a=,线速度v不确定,所以半径大的物体向心加速度不一定小,故B错误;
由于a=rω2,半径r不确定,所以角速度大的物体向心加速度不一定大,故C错误;
由于a=rω2,半径r不确定,当r一定时,角速度大的物体向心加速度大,所以角速度大的物体向心加速度可能大,故D正确.
20.关于匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A. 由an=可知,an与r成反比
B. 由an=ω2r可知,an与r成正比
C. 由v=ωr可知,ω与r成反比
D. 由ω=2πn可知,ω与n成正比
【答案】D
【解析】物体做匀速圆周运动的向心加速度与物体的线速度、角速度、半径有关.但向心加速度与半径的关系要在一定前提条件下才能成立.当线速度一定时,向心加速度与半径成反比;当角速度一定时,向心加速度与半径成正比.对线速度和角速度与半径的关系也可以同样进行讨论.正确选项为D.
21.圆周运动中,对于向心加速度an与r,从an=ω2r看an与r成正比,从an=看an与r成反比,那么( )
A.an与r成正比不对
B.an与r成反比不对
C. 两个说法都不对
D. 两种说法都对,只是条件不同说法不一样而已
【答案】C
【解析】对于向心加速度的公式an=ω2r,当ω不变时,an与r成正比;当r不变时,an与ω2成正比;
在公式an=中,当v不变时,an与r成反比,当r不变时,an与v2成正比,故C正确.
故选:C.
【类型五】向心加速度的相关比值计算
22.A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动,在相同的时间内,它们通过的路程之比是4∶3,运动方向改变的角度之比为3∶2,它们的向心加速度之比为( )
A. 2∶1
B. 3∶2
C. 4∶3
D. 8∶9
【答案】A
【解析】根据题意可得它们的线速度=,它们的角速度之比为=,根据公式a=ω2r=vω可得向心加速度之比为=,A正确.
23.A、B两小球都在水平面上做匀速圆周运动,A球的轨道半径是B球的轨道半径的2倍,A的转速为30 r/min,B的转速为10r/min,则两球的向心加速度之比为( )
A. 1∶1
B. 6∶1
C. 4∶1
D. 2∶1
【答案】B
【解析】A的转速为30 r/min=0.5 r/s,则A的加速度ωA=2πnA=π,A球的轨道半径是B球的轨道半径的2倍,故A的向心加速度为aA=RAω=2RBπ2,B的转速为10r/min=r/s,则B的加速度ωB=2πnB=π,故B的向心加速度为aB=RBω=RBπ2故向心加速度之比==,B正确.
24.甲、乙两物体以大小相等的线速度做匀速圆周运动,它们的质量之比为1∶3,轨道半径之比为3∶4,则甲、乙两物体的向心加速度之比为( )
A. 1∶3
B. 3∶4
C. 4∶3
D. 3∶1
【答案】C
【解析】甲、乙两物体的线速度大小相等,根据a=得,a甲∶a乙=r乙∶r甲=4∶3,C正确.
25.A,B两小球都在水平面上做匀速圆周运动,A球的轨道半径是B球轨道半径的2倍,A的转速为30 r/min,B的转速为15 r/min.则两球的向心加速度之比为( )
A. 1∶1
B. 2∶1
C. 4∶1
D. 8∶1
【答案】D
【解析】由题意知A,B两小球的角速度之比ωA∶ωB=nA∶nB=2∶1,所以两小球的向心加速度之比aA∶aB=ωRA∶ωRB=8∶1,D正确.
26.a,b两辆玩具车在各自的圆轨道上做匀速圆周运动,在相同的时间内,它们通过的路程之比为3∶4,转过的角度之比为2∶3,则它们的向心加速度大小之比为( )
A. 2∶1
B. 1∶2
C. 9∶16
D. 4∶9
【答案】B
【解析】a,b两玩具车的线速度之比va∶vb=sa∶sb=3∶4,角速度之比ωa∶ωb=θa∶θb=2∶3,故它们的向心加速度之比aa∶ab=vaωa∶vbωb=1∶2,B正确.
27.光盘驱动器在读取内圈数据时,以恒定线速度方式读取.而在读取外圈数据时,以恒定角速度的方式读取.设内圈内边缘半径为R1,内圈外边缘半径为R2,外圈外边缘半径为R3.A,B,C分别为内圈内边缘、内圈外边缘和外圈外边缘上的点.则读取内圈上A点时A点的向心加速度大小和读取外圈上C点时C点的向心加速度大小之比为( )
A.
B.
C.
D.
【答案】D
【解析】从A到B过程中:以恒定线速度方式读取,根据a=可知:=,从B到C过程中,以恒定角速度的方式读取,根据a=ω2R可知,=,因此=,D正确.