人教版 (2019)必修 第二册3 向心加速度优秀课时作业
展开一、匀速圆周运动的加速度方向
1.定义:物体做匀速圆周运动时的加速度总指向圆心,这个加速度叫作向心加速度.
2.向心加速度的作用:向心加速度的方向总是与速度方向垂直,故向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小.
二、匀速圆周运动的加速度大小
1.向心加速度公式
an=eq \f(v2,r)或an=ω2r.
2.向心加速度的公式既适用于匀速圆周运动,也适用于非匀速圆周运动.
技巧点拨
一、向心加速度及其方向
对向心加速度及其方向的理解
1.向心加速度的方向:总指向圆心,方向时刻改变.
2.向心加速度的作用:向心加速度的方向总是与速度方向垂直,故向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小.
3.圆周运动的性质:不论向心加速度an的大小是否变化,其方向时刻改变,所以圆周运动的加速度时刻发生变化,圆周运动是变加速曲线运动.
4.变速圆周运动的加速度并不指向圆心,该加速度有两个分量:一是向心加速度,二是切向加速度.向心加速度描述速度方向变化的快慢,切向加速度描述速度大小变化的快慢,所以变速圆周运动中,向心加速度的方向也总是指向圆心.
二、向心加速度的大小
1.向心加速度公式
(1)基本公式:①an=eq \f(v2,r);②an=ω2r.
(2)拓展公式:①an=eq \f(4π2,T2)r;②an=4π2n2r=4π2f2r;③an=ωv.
2.向心加速度公式的适用范围
向心加速度公式不仅适用于匀速圆周运动,也适用于非匀速圆周运动,v即为那一位置的线速度,且无论物体做的是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动,其向心加速度的方向都指向圆心.
3.向心加速度与半径的关系(如图所示)
图
向心加速度公式的应用技巧
向心加速度的每一个公式都涉及三个物理量的变化关系,必须在某一物理量不变时分析另外两个物理量之间的关系.
(1)先确定各点是线速度大小相等,还是角速度相同.
(2)在线速度大小相等时,向心加速度与半径成反比,在角速度相同时,向心加速度与半径成正比.
例题精练
1.(2021春•昌平区校级月考)如图所示,一球体绕轴O1O2以角速度ω旋转,A、B为球体上两点,下列说法正确的是( )
A.A、B具有大小相等的线速度
B.由a=ω2r知,A的向心加速度大于B的向心加速度
C.由a=ω2r知,A、B两点具有大小相等的向心加速度
D.A、B两点的向心加速度方向都指向球心
2.(2021春•静宁县校级月考)一质点做匀速圆周运动,其线速度大小为4m/s,转动周期为πs,则( )
A.角速度为2rad/sB.转速为πr/s
C.轨迹半径为4mD.加速度大小为4m/s2
随堂练习
1.(2021春•安徽期中)一质点以匀速率在水平面上做曲线运动,其轨迹如图所示.从图中可以看出,质点在a、b、c、d四点处加速度最大的点是( )
A.aB.bC.cD.d
2.(2021春•八步区校级月考)如图所示,两轮用皮带传动,皮带不打滑。图中轮上A、B、C三点所在处半径分别为rA、rB、rC,rA=2rB,rB=rC,则这三点的加速度之比为( )
A.2:2:1B.2:4:1C.4:2:1D.2:1:4
3.(2021•五华区校级模拟)地球赤道上的物体A随地球自转的向心加速度为aA,月球绕地球运动的向心加速度为aB。如果地月之间的距离近似取为地球半径的60倍,月球环绕地球的周期近似取为30天,则为( )
A.9.8B.15C.30D.3600
4.(2021•吕梁一模)中学生常用的学习用具修正带的结构如图所示,包括上下盖座、大小齿轮、压嘴座等部件。大小齿轮分别嵌合于大小轴孔中,大小齿轮相互吻合,a,b点分别位于大小齿轮的边缘。c点在大齿轮的半径中点,当修正带被匀速拉动进行字迹修改时( )
A.大小齿轮的转向相同B.a点的线速度比b点大
C.b、c两点的角速度相同D.b点的向心加速度最大
综合练习
一.选择题(共15小题)
1.(2020秋•岳麓区校级期末)质点做匀速圆周运动,在任意相等的时间内,下列物理量可能不同的是( )
A.通过的弧长B.通过的位移大小
C.转过的角度D.速度的变化
2.(2020秋•浙江期末)一部机器由电动机带动,皮带与两轮之间不发生滑动,机器皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的2倍,B、C分别是两轮边缘上的两点,A点到转轴的距离为机器皮带轮半径的一半,如图所示。下列说法正确的是( )
A.A、B两点的线速度大小相等
B.A、C两点的角速度大小相等
C.A点的向心加速度大于B点的向心加速度
D.B点的向心加速度小于C点的向心加速度
3.(2020秋•响水县校级期末)一部机器由电动机带动,皮带与两轮之间不发生滑动,机器皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的2倍,B、C分别是轮子边缘上的两点,A点到转轴的距离为机器皮带轮半径的一半,如图所示。下列说法正确的是( )
A.A、B两点的线速度大小相等
B.A、C两点的角速度大小相等
C.B点的向心加速度小于C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
4.(2021春•安徽月考)如图所示是中国古代玩具饮水鸟的示意图,它的神奇之处是,在鸟的面前放上一杯水,鸟就会俯下身去,把嘴浸到水里,“喝”了一口水后,鸟将绕着O点不停摆动,一会儿它又会俯下身去,再“喝”一口水。P、Q是饮水鸟上两点,且rPO>rQO,则在摆动过程中( )
A.P点的线速度小于Q点的线速度
B.P点的角速度等于Q点的角速度
C.P点的向心加速度小于Q点的向心加速度
D.P、Q两点的线速度方向相反
5.(2021春•江州区校级月考)如图所示,A、B是两个摩擦传动轮(不打滑),两轮半径大小关系为RA=3RB,则两轮边缘上的点( )
A.角速度之比ωA:ωB=3:1
B.周期之比TA:TB=1:3
C.转速之比nA:nB=1:3
D.向心加速度之比aA:aB=3:1
6.(2021春•泰宁县校级期中)转笔深受广大中学生的喜爱,如图所示,假设某转笔高手能让笔绕其上的某一点O做匀速圆周运动,下列有关转笔中涉及到的物理知识的叙述正确的是( )
A.笔杆上各点线速度大小相同
B.笔杆上各点周期相同
C.笔杆上的点离O点越远,角速度越小
D.笔杆上的点离O点越远,向心加速度越小
7.(2021春•龙岩期中)如图所示是学生常用的剪刀,A、B两点是剪刀上的两点,B离O点更近,则在正常使用过程中( )
A.A、B两点的角速度相同
B.A、B两点的线速度大小相同
C.A、B两点的向心加速度大小相同
D.A、B两点的向心加速度方向相同
8.(2021春•金川区校级期中)关于向心加速度,下列说法正确的是( )
A.向心加速度是描述速率变化快慢的物理量
B.匀速圆周运动中的向心加速度恒定不变
C.向心加速度是描述物体运动方向变化快慢的物理量
D.向心加速度随轨道半径的增大而减小
9.(2021春•尚义县校级期中)关于向心加速度的物理意义,下列说法正确的是( )
A.它描述的是线速度的方向变化的快慢
B.它描述的是角速度变化的快慢
C.它描述的是线速度的大小变化的快慢
D.匀速圆周运动的向心加速度是恒定不变的
10.(2020春•梧州期末)如图所示为学员驾驶汽车在水平面上绕O点做匀速圆周运动的俯视示意图。已知学员在A点位置,教练员在B点位置,A点的转弯半径为5.0m,B点的转弯半径为4.0m,学员和教练员(均可视为质点)( )
A.运动周期之比为5:4
B.运动角速度之比为4:5
C.向心加速度大小之比为4:5
D.运动线速度大小之比为5:4
11.(2020春•德州期末)如图所示,A、B两点分别位于大、小轮的边缘上,大轮半径是小轮半径的3倍,它们之间靠摩擦传动,接触面不打滑,则A、B两点的向心加速度大小之比aA:aB为( )
A.1:9B.1:3C.3:1D.9:1
12.(2020春•金安区校级期末)如图所示是某品牌的电风扇,A、B两点分别位于两片扇叶上。下列说法中正确的是( )
A.线速度大小vA=vBB.周期TA=TB
C.角速度ωA>ωBD.向心加速度大小aA=aB
13.(2020春•枣庄期末)在匀速圆周运动中,关于向心加速度,下列说法正确的是( )
A.向心加速度的方向保持不变
B.向心加速度是恒量
C.向心加速度是反映线速度的大小变化快慢的物理量
D.向心加速度的方向始终与线速度方向垂直
14.(2020春•重庆期末)如图是某品牌配套的CPU散热风扇,A、B两点绕O点匀速旋转,ω代表该点角速度,a代表该点向心加速度,则下列说法正确的是( )
A.ωA>ωB,aA>aBB.ωA<ωB,aA<aB
C.ωA=ωB,aA>aBD.ωA=ωB,aA<aB
15.(2020春•市中区月考)如图所示,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c点的周期之比为2:1
B.b点和d点的线速度之比为4:1
C.a点和c点的向心加速度之比为1:2
D.b点和d点的向心加速度之比为1:4
二.多选题(共15小题)
16.(2021春•兴庆区校级月考)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.向心加速度的大小一定始终保持不变,方向时刻改变
C.在匀速圆周运动中,向心加速度是恒定的
D.向心加速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小
17.(2021春•菏泽期中)关于向心加速度,下列说法中正确的是( )
A.向心加速度越大,物体速度方向改变的就越快
B.做曲线运动的物体,一定存在向心加速度
C.由向心加速度an=可知,向心加速度一定与轨道半径成反比
D.物体做变速圆周运动时,向心加速度的大小不能用an=来计算
18.(2021春•焦作期中)以前在偏远的山区,人们通过转动辘轱用水桶从水井里向上提水。其模型可简化为:一个可绕圆心轴线转动的圆柱体上缠绕一根轻质细绳,圆柱体半径为R。质量为m的小物体P固定在细线末端,如图所示。现在把P由静止释放,物体P以加速度a0做匀加速运动,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.圆柱体转动的角速度与时间成正比增加
B.圆柱体边缘上一点的向心加速度与时间成正比增加
C.在P下降距离L时,圆柱体转动的角速度大小为
D.在P下降距离L时,圆柱体边缘上一点的向心加速度大小为
19.(2021春•大武口区校级月考)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变化快慢的物理量
B.向心加速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小
C.向心加速度大小恒定,方向时刻改变
D.物体做变速圆周运动时,向心加速度的大小也可用a=ω2r来计算
20.(2021春•洮北区校级月考)如图所示的齿轮传动装置中右轮半径为2r,a为它边缘上的一点。左侧为一轮轴,小轮的半径为r,b为它边缘上的一点,大轮的半径为4r,c为它边缘上的一点。若传动中齿轮不打滑,则( )
A.b点与c点的线速度大小相等
B.a点与b点的线速度大小相等
C.a点与c点的向心加速度大小之比为1:4
D.a点与c点的向心加速度大小之比为1:8
21.(2020春•四川期末)如图所示,现将一自然状态下用细线悬挂的小球从最低点B拉至A点,此时细线处于绷紧状态,与竖直方向的夹角为θ,然后由静止释放小球。接下来小球将在AA'之间来回运动,若忽略空气阻力,则下列说法正确的是( )
A.在A位置时,该小球速度为零,处于平衡状态
B.在A位置时,拉力和重力的合力水平向右
C.在B位置时,该小球处于超重状态
D.由A到B的过程中,小球的向心加速度逐渐增大
22.(2020春•七星区校级期中)关于向心加速度,以下说法中正确的是( )
A.向心加速度的方向始终与线速度方向垂直
B.向心加速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小
C.物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
D.物体的向心加速度的大小与线速度大小的平方成正比
23.(2020春•揭阳期末)关于质点做匀速圆周运动,下列说法中正确的是( )
A.质点的周期不变B.质点的速度不变
C.质点的角速度不变D.质点的向心加速度不变
24.(2020春•兴庆区月考)如图所示的皮带轮传动装置中,已知大轮半径是小轮半径的3倍,A和B两点分别在两轮的边缘上,C点离大轮轴的距离等于小轮半径,若皮带不打滑,则下列关于A、B、C三点的角速度、线速度、周期、向心加速度的关系式正确的是( )
A.ωA:ωB=3:1B.vB:vC=3:1C.TA:TC=3:1D.aB:aC=1:3
25.(2020春•顺庆区校级期中)如图所示,是中国古代玩具饮水鸟,它的神奇之处是,在鸟的面前放上一杯水,鸟就会俯下身去,把嘴浸到水里,“喝”了一口水后,鸟将绕着O点不停摆动(已知OA>OB),一会儿它又会俯下身去,再“喝”一口水。A、B是鸟上两点,则在摆动过程中( )
A.A、B两点的线速度大小相同
B.A、B两点的向心加速度大小不同
C.A、B两点的角速度大小相同
D.A、B两点的向心加速度方向相同
26.(2020春•深州市校级月考)关于向心加速度,以下说法中正确的是( )
A.向心加速度的方向始终与线速度方向垂直
B.向心加速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小
C.物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
D.物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
27.(2020春•乃东区校级月考)如图所示为A,B两物体做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图象,其中A为双曲线的一个分支,由图可知( )
A.A物体运动的线速度大小不变
B.A物体运动的角速度大小不变
C.B物体运动的角速度大小不变
D.B物体运动的角速度与半径成正比
28.(2019秋•海安市校级月考)做匀速圆周运动的物体,10s内沿半径是20m的圆周运动了100m,则下列说法中正确的是( )
A.线速度大小是10m/s
B.角速度大小是10rad/s
C.物体的运动周期是2s
D.向心加速度的大小是5m/s2
29.(2019春•明光市校级月考)如图所示装置中,三个轮的半径分别为r、2r、4r,求图中a、b、c各点的线速度之比、加速度之比、角速度之比、转速之比,正确的是( )
A.va:vb:vc=1:1:2B.aa:ab:ac=2:1:2
C.ωa:ωb:ωc=1:1:2D.na:nb:nc=2:1:1
30.(2019春•广东月考)小区门口自动升降杆的长度为L、A、B为杆上的两点,如图所示,A点在杆的顶端,B点与A点的距离为.在杆从水平位置匀速转至竖直位置的过程中,下列说法正确的是( )
A.A、B两点的线速度大小之比为3:1
B.A、B两点的线速度大小之比为3:2
C.A、B两点的向心加速度大小之比为3:1
D.A、B两点的向心加速度大小之比为3:2
三.填空题(共8小题)
31.(2020春•娄底期末)某物体做匀速圆周运动,周期为2s,半径为5m,则其角速度ω= rad/s,线速度v= m/s,向心加速度a= m/s2。
32.(2019秋•杭州月考)图为自行车的传动装置示意图。已知某型号自行车的大齿轮半径r1=12cm,小齿轮半径r2=6.28cm,后轮半径r3=40cm。如某人骑车转速为60转/分,则可估算大齿轮边缘上一点的向心加速度为 m/s2,该自行车的行驶速度为 m/s(均保留两位有效数字)。
33.(2019春•海东市月考)一物体在水平面内沿半径R=0.2m的圆形轨道做匀速圆周运动,线速度v=0.2m/s,则它的向心加速度为 m/s2,角速度为 rad/s,周期为 s.若转过90°角,则位移的大小是 m,路程是 m。
34.(2019春•浦东新区校级期中)如图为一皮带传动装置,右轮的半径为r,a是它边缘上的一点。左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r,b点和c点分别位于轮轴小轮和大轮的边缘上。若在传动过程中,皮带不打滑。则a、b、c三点的线速度大小之比为 ;a、b、c三点的角速度大小之比为 ;a、b、c三点的向心加速度大小之比为 。
35.(2019春•银川校级期末)一物体在水平面内沿半径 R=20cm的圆形轨道做匀速圆周运动,线速度v=0.2m/s,那么,它的向心加速度为 m/s2,它的角速度为 rad/s,它的周期为 s.
36.(2017春•三元区校级期中)如图所示的皮带传动装置中,轮A和B同轴,A、B、C分别是三个轮边缘上的质点,且rA=rC=2rB,则A、B、C三个质点的线速度之比 ,角速度之比 ,向心加速度之比 .
37.(2017春•芒市校级期中)如图所示的皮带传动装置中,乙和丙分别是塔轮的小轮和大轮,甲丙两轮半径相等,乙轮半径是丙轮半径的一半.A、B、C三点分别是甲、乙、丙三轮的边缘点,若传动中皮带不打滑,则:
(1)A、B两点的线速度大小之比为 .
(2)A、B两点的向心加速度大小之比是 .
(3)A、C两点的向心加速度大小之比是 .
38.(2017春•渭城区校级期中)一物体在水平面内沿半径0.2m的圆形轨道做匀速圆周运动,线速度为0.4m/s,那么,它的转速为 r/s; 它的向心加速度为 m/s2.
四.计算题(共2小题)
39.(2021春•八步区校级月考)做匀速圆周运动的物体,10s内沿半径为20m的圆周运动100m,试求物体做匀速圆周运动时:
(1)线速度的大小;
(2)角速度的大小;
(3)向心加速度的大小。
40.(2019春•西宁月考)如图所示为一皮带传动装置,右轮半径为r,a点在它的边缘上。左轮半径为2r,b点在它的边缘上。若在传动过程中,皮带不打滑,
求:(1)a点与b点的角速度之比为?
(2)a点与b点的向心加速度大小之比为?
高中物理4 热力学第二定律优秀当堂达标检测题: 这是一份高中物理4 热力学第二定律优秀当堂达标检测题,文件包含新课改-高中物理-选修第3册05A热力学第二定律基础版教师版docx、新课改-高中物理-选修第3册05A热力学第二定律基础版学生版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共17页, 欢迎下载使用。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 楞次定律精品复习练习题: 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册1 楞次定律精品复习练习题,文件包含新课改-高中物理-选修第2册05A楞次定律基础版教师版docx、新课改-高中物理-选修第2册05A楞次定律基础版学生版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共58页, 欢迎下载使用。
人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭精品一课一练: 这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭精品一课一练,文件包含新课改-高中物理-选修第1册05A反冲现象火箭基础版教师版docx、新课改-高中物理-选修第1册05A反冲现象火箭基础版学生版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共17页, 欢迎下载使用。