2021届高三物理一轮复习力学曲线运动圆周运动的描述向心加速度与角速度、周期的关系专题练习

曲线运动运动的合成和分解平抛运动一：运动的合成和分解掌握：曲线运动的概念、性质、条件两个方向的直线运动的合成例1、河宽d＝60m，水流速度v1＝6m／s，小船在静水中的速度v2=3m／s，问：(1)要使它渡河的时间最短，如此小船应如何渡河?最短时间是多少?(2)要使它渡河的航程最短，如此小船应如何渡河?最短的航程是多少?例2、船以5m/s垂直河岸的速度渡河，水流的速度为3m/s，假设河的宽度为100m，试分析和计算：〔1〕船能否垂直达到对岸；〔2〕船需要多少时间才能达到对岸；〔3〕船登陆的地点离船出发点的距离是多少？〔4〕设此船仍是这个速率，但是假设此船要垂直达到对岸的话，船头需要向上游偏过一个角度θ，求sinθ.、例3、如下列图，人在岸上通过滑轮用绳牵引小船，假设水的阻力恒定不变，如此在小船匀速靠岸的过程中，如下说法中正确的答案是〔〕A．绳的拉力不断增大B．绳的拉力不断减小C. 船受到的浮力保持不变D．船受到的浮力不断减小例4、如下列图，在河岸上用细绳拉船，使小船靠岸，拉绳的速度为v=8m/s，当拉船头的细绳与水平面的夹角为θ=300时，船的速度大小为_________．例5、某人骑自行车向东行驶，当车速为4m/s时，他感到风从正南方吹来，当车速增加到7m/s时，他感到风从东南方向〔东偏南450〕吹来，如此风对地的速度大小为〔〕A、7m/sB、6m/sC、5m/sD、4m/s二、平抛运动掌握：平抛运动的运动性质、运动规律例1、如图，排球网高H，半场长L，扣球点高h，扣球点离网水平距离s、求水平扣球速度的取值范围。

例2、如下列图，排球场总长为18m，设球网高度为2m，运动员站在网前3m处正对球网跳起将球水平击出.(1)假设击球高度为2.5m，为使球既不触网又不出界，求水平击球的速度范围；(2)当击球点的高度为何值时，无论水平击球的速度多大，球不是触网就是越界？例3、如下列图，在一次空地演习中，离地H高处的飞机以水平速度v1发射一颗炮弹欲轰炸地面目标P，反响灵敏的地面拦截系统同时以速度v2竖直向上发射炮弹拦截．设拦截系统与飞机的水平距离为s，假设拦截成功，不计空气阻力，如此v1、v2 的关系应满足〔〕A、v1 = v2B、v1 = Hs v2 C、v1 =Hs v2 D、v1 =sH v218m3mhHs L例4、如图示，在H 高处有一小球A ，以速度v1水平抛出，与此同时地面上有一小球B ，以速度v2竖直上抛，两球在空中相遇，如此〔 〕A 、从它们抛出的到相遇的时间是H/v1B 、从它们抛出的到相遇所需的时间是H/v2C 、两球抛出时的距离是v1H/ v2D 、两球抛出时的水平距离为H例5、以100米/秒的速度沿水平方向匀速飞行的飞机上，每隔2秒钟放下一个物体.当第7个物体离开飞机时，第1个物体刚好着地.求此时第3个和第5个物体在空中的距离.(不计空气阻力，g 取10米/秒)例6、某一物体以一定的水平初速度抛出，在某一秒内其方向与水平方向由370变为530，如此此物体的初速度的大小是多少？此物体在这一秒内下落的高度是多少？例7、如下列图，墙壁上落有两只飞镖，它们是从同一位置水平射出的，飞镖A 与竖直墙壁成53角，飞镖B 与竖直墙壁成37角，两者相距为d ，假设飞镖的运动是平抛运动，求射出点离墙壁的水平距离?(sin37=0．6，cos37＝0.8)例8、 在倾角为θ的斜面顶端以水平速度v0抛出一钢球,如下列图，求钢球离斜面最远时钢球的运动时间与钢球出发点到落地点的距离。

第4讲万有引力与航天考点1中心天体质量和密度的估算（c）【典例1】(2018·浙江4月选考真题)土星最大的卫星叫“泰坦”(如图）,每16天绕土星一周,其公转轨道半径约为1.2×106 km,已知引力常量G=6。

67×10—11 N·m2/kg2,则土星的质量约为（)A.5×1017 kg B。

5×1026 kgC。

7×1033 kg D.4×1036 kg【解题思路】解答本题应注意以下三点:关键点（1）土星的引力提供卫星做圆周运动的向心力。

(2)轨道半径和周期的单位要换算为米和秒。

(3)警示点:计算时单位统一使用国际单位.【解析】选B。

卫星绕土星运动，土星的引力提供卫星做圆周运动的向心力,设土星质量为M：=m R,解得M=。

代入计算可得：M=kg=5×1026 kg，故B正确,A、C、D 错误。

1。

通过观测冥王星的卫星,可以推算出冥王星的质量。

假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动，除了引力常量外，至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。

这两个物理量可以是（）A。

卫星的速度和质量B.卫星的质量和轨道半径C。

卫星的质量和角速度D。

卫星的运行周期和轨道半径【解析】选D.根据线速度和角速度可以求出半径r=,根据万有引力提供向心力:=m,整理可以得到：M==,故选项A、B、C错误；若知道卫星的周期和半径，则=m(）2r，整理得到:M=,故选项D正确。

2.“嫦娥二号”卫星是在绕月极地轨道上运动的,加上月球的自转，卫星能探测到整个月球的表面。

卫星CCD相机已对月球背面进行成像探测,并获取了月球部分区域的影像图。

假设卫星在绕月极地轨道上做圆周运动时距月球表面高为H,绕行的周期为T M；月球绕地球公转的周期为T E ,半径为R0。

地球半径为R E，月球半径为R M。

若忽略地球及太阳引力对绕月卫星的影响,则月球与地球质量之比为(）A。

第3讲圆周运动及其应用考点1 描述圆周运动的物理量及其关系(d)【典例1】(2018·浙江4月选考真题)A、B两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动(如图),在相同时间内,它们通过的路程之比是4∶3,运动方向改变的角度之比是3∶2,则它们( )A.线速度大小之比为4∶3B.角速度大小之比为3∶4C.圆周运动的半径之比为2∶1D. 向心加速度大小之比为1∶2【解析】选A。

因为相同时间内它们通过的路程之比是4∶3,根据v=,则A、B的线速度之比为4∶3,故A正确;运动方向改变的角度之比为3∶2,根据ω=,则角速度之比为3∶2,故B错误;根据v=ωr可得圆周运动的半径之比为=×=×=,故C错误;根据a=vω得,向心加速度之比为==×=,故D错误。

1.如图是自行车传动结构的示意图,其中Ⅰ是半径为r1的大齿轮,Ⅱ是半径为r2的小齿轮,Ⅲ是半径为r3的后轮,假设脚踏板的转速为n r/s,则自行车前进的速度为( )A. B.C. D.【解析】选D。

转速为单位时间内转过的圈数,因为转动一圈,对圆心转过的角度为2π,所以ω=2πn,因为要测量自行车前进的速度,即车轮Ⅲ边缘上的线速度的大小。

根据题意知:轮Ⅰ和轮Ⅱ边缘上的线速度的大小相等,据v=rω可知r1ω1=r2ω2,已知ω1=2πn,则轮Ⅱ的角速度ω2=ω1。

因为轮Ⅱ和轮Ⅲ共轴,所以转动的ω相等,即ω3=ω2,根据v=rω可知,v=r3ω3=,故选D。

2.(2019·台州模拟)如图所示为“行星转动示意图”。

中心“太阳轮”的转动轴固定,其半径为R1,周围四个“行星轮”的转动轴固定,其半径为R2,“齿圈”的半径为R3,其中R1=1.5R2,A、B、C分别是“太阳轮”“行星轮”“齿圈”边缘上的点,齿轮转动过程不打滑,那么( )A.A点与B点的角速度相同B.A点与B点的线速度相同C.B点与C点的转速之比为7∶2D.A点与C点的周期之比为3∶5【解析】选C。

备战2021年高考物理-一轮复习训练习题-曲线运动一、单选题1.取水平地面为重力势能零点。

一物块从某一高度水平抛出，在抛出点其动能与重力势能恰好相等。

不计空气阻力。

该物块落地式的速度方向与水平方向的夹角为（）A. B. C. D.2.一竖直倒立的圆锥筒，筒侧壁倾斜角度a不变，一小球在的内壁做匀速圆周运动，球与筒内壁的摩擦可忽略，小球距离地面的高度为H，则下列说法中正确的是（）A.H越小，小球对侧壁的压力越大B.H越大，小球做圆周运动的线速度越大C.H越小，小球做圆周运动的向心力越小D.H越大，小球做圆周运动的周期越小3.在水平面上转弯的摩托车，向心力是（）A.重力和支持力的合力B.滑动摩擦力C.静摩擦力D.重力支持力牵引力的合力4.在光滑平面中，有一转动轴垂直于此平面，交点O的上方h处固定一细绳的一端，绳的另一端固定一质量为m的小球B，绳长AB=l＞h，小球可随转动轴转动并在光滑水平面上做匀速圆周运动，如图所示，要使球不离开水平面，转动轴转速的最大值是（）A. B.π C. D.2π5.发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个初速度不同的乒乓球（忽略空气的影响）。

初速度较大的球越过球网，初速度较小的球没有越过球网。

其原因是（）A.初速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大B.初速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少C.初速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大D.初速度较小的球下降相同距离所用的时间较多6.如图所示，有两条位于同一竖直平面内的水平轨道，轨道上有两个物体A和B，它们通过一根绕过定滑轮O的不可伸长的轻绳相连接，物体A以速率v A＝10 m/s匀速运动，在绳与轨道成30°角时，物体B的速度大小v B为（）A.m/sB.m/sC.5 m/sD.20 m/s7.下列说法正确的是（）A.牛顿、千克、秒为力学单位制中的基本单位B.牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力常量C.洗衣机脱水桶脱水时利用了离心运动D.理想实验是把实验的情况外推到一种理想状态，所以是不可靠的8.如图所示，A、B是两个摩擦传动的靠背轮，A是主动轮，B是从动轮，它们的半径，a和b两点在轮的边缘，c和d在各轮半径的中点，则各点线速度、角速度的关系下列判断正确的是()A. B. C. D.9.如图所示，一物体A放在粗糙板上随板一起在竖直平面内沿逆时针方向做匀速圆周运动，且板始终保持水平，位置MN在同一水平高度上，则：（）A.物体在位置MN时受到的弹力都大于重力B.物体在位置MN时受到的弹力都小于重力C.物体在位置M时受到的弹力大于重力，在位置N时受到的弹力小于重力D.物体在位置M时受到的弹力小于重力，在位置N时受到的弹力大于重力10.如图所示，两轮用皮带传动，皮带不打滑，图中有A、B、C三点，这三点所在处半径r A>r B ＝r C，则这三点的向心加速度a A、a B、a C的关系是( )A. B. C. D.二、多选题11.如图所示﹣从水平地面上a、b两点同时抛出两个物体，初速度分别为v1和v2，与水平方向所成角度分別为30°和60°．某时刻两物体恰好在ab连线上一点o（图中未画出）的正上方相遇，且此时两物体速度均沿水平方向巧不计空气阻力．则（）A.v1＞v2B.v1=v2C.oa＞abD.oa＜ab12.如图所示，物块在水平圆盘上，与圆盘一起绕固定轴匀速运动，下列说法中正确的是（）A.物块处于平衡状态B.物块受二个力作用C.在角速度一定时，物块到转轴的距离越远，物块越容易脱离圆盘D.在物块到转轴距离一定时，物块运动周期越小，越容易脱离圆盘13.一小球沿半径为2m的轨道做匀速圆周运动，若周期，则（）A.小球的线速率是4m/sB.经过s，经过小球的位移为πmC.经过s，小球的位移为D.经过s，小球的位移大小为4m14.在一次抗洪抢险战斗中，一位武警战士驾船把群众送到河对岸的安全地方．设河水流速为3m/s，河宽为600m，船相对静水的速度为4m/s．则下列说法正确的是（）A.渡河的最短时间为120sB.渡河的最短时间为150sC.渡河的最短航程为600mD.渡河的最短航程为750m15.根据《日经新闻》的报道，日本将在2020年东京奥运会开幕之前使“无人驾驶”汽车正式上路并且投入运营．高度详细的3D地图技术能够为“无人驾驶”汽车提供大量可靠的数据，这些数据可以通过汽车内部的机器学习系统进行全面的分析，以执行不同的指令．如图所示为一段公路拐弯处的3D地图，你认为以下说法正确的是（）A.如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力B.如果弯道是水平的，则“无人驾驶”汽车在拐弯时收到的指令应让车速小一点，防止汽车作离心运动而发生侧翻C.如果弯道是倾斜的，3D地图上应标出内（东）高外（西）低D.如果弯道是倾斜的，3D地图上应标出外（西）高内（东）低16.在光滑水平面内有一直角坐标系xOy，在t=0时刻，质量为m=2kg的物块从直角坐标系的坐标原点O以一初速度沿y轴正方向开始运动，同时受一沿+x方向的恒力F作用，其沿x方向的位移x与x方向的速度的平方关系如图甲所示，沿y方向的位移y随时间t 的变化关系如图乙所示。

基础课时10 圆周运动一、单项选择题1.电风扇的扇叶的重心假如不在转轴上，转动时会使风扇抖动，并加快转轴磨损。

调整时，可在扇叶的一区域通过固定小金属块的方法转变其重心位置。

如图1所示，A、B是两调整重心的金属块(可视为质点)，其质量相等，它们到转轴O的距离r A＜r B。

扇叶转动后，它们的( )图1A.向心加速度相等B.线速度大小相等C.向心力F A＜F BD.角速度ωA＜ωB解析由于两调整重心的金属块A、B固定在风扇上，因此两者绕轴O一起转动，具有相同的角速度，故D错误；依据向心加速度公式a＝ω2r，得a A＜a B，由线速度与角速度的关系v＝ωr，得v A＜v B，由向心力公式F＝mω2r，得F A＜F B，故C正确，A、B错误。

答案 C2.甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相同的时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们的向心力大小之比为( )A.1∶4B.2∶3C.4∶9D.9∶16解析m1∶m2＝1∶2，r1∶r2＝1∶2，ω1∶ω2＝θ1∶θ2＝4∶3，向心力F＝mω2r，故F1∶F2＝4∶9，故C 正确。

答案 C3.光盘驱动器读取数据的某种方式可简化为以下模式，在读取内环数据时，以恒定角速度方式读取，而在读取外环数据时，以恒定线速度的方式读取。

如图2所示，设内环内边缘的半径为R1，内环外边缘半径为R2，外环外边缘半径为R3。

A、B、C分别为各边缘线上的点。

则读取内环上A点时的向心加速度大小和读取外环上C点时的向心加速度大小之比为( ) 图2A.R21R2R3B.R22R1R3C.R2R3R21D.R1R3R22解析内环外边缘和外环内边缘为同一圆。

A与B角速度相等，向心加速度之比为a Aa B＝R1R2。

B与C线速度相等，向心加速度之比为a Ba C＝R3R2；读取内环上A点时的向心加速度大小和读取外环上C 点时的向心加速度大小之比为a Aa C＝R1R3R22，选项D正确。

第四章曲线运动第3讲圆周运动【教学目标】1、理解线速度、角速度和周期的概念；2、理解向心加速度和向心力以及和各物理量间的关系；3、会用牛顿第二定律求解圆周运动问题，并能灵活解决圆周运动中的有关临界问题4、知道离心现象及发生离心现象的条件。

【重、难点】1、会用牛顿第二定律求解圆周运动问题；2、临界问题【知识梳理】1（1）匀速圆周运动是匀变速曲线运动．（）（2）物体做匀速圆周运动时，其角速度是不变的．（）（3）物体做匀速圆周运动时，其合外力是不变的．（）（4）匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比．（）（5）做匀速圆周运动的物体角速度与转速成正比．( )（6）比较物体沿圆周运动的快慢看线速度，比较物体绕圆心转动的快慢，看周期或角速度．（）（7）匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因．（）（8）做圆周运动的物体所受到的合外力不一定等于向心力．（）（9）做圆周运动的物体，一定受到向心力的作用，所以分析做圆周运动物体的受力时，除了分析其受到的其他力，还必须指出它受到向心力的作用．（）（10）做匀速圆周运动的物体，当合外力突然减小时，物体将沿切线方向飞出．（）（11）做圆周运动的物体所受合外力突然消失，物体将沿圆周的半径方向飞出．（）（12）摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动，这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故．（）（13）在绝对光滑的水平路面上汽车可以转弯．（）（14）火车转弯速率小于规定的数值时，内轨受到的压力会增大．（）（15）飞机在空中沿半径为R的水平圆周盘旋时，飞机机翼一定处于倾斜状态．（）典例精析考点一描述圆周运动的物理量1．圆周运动各物理量间的关系及其理解2．常见的三种传动方式及特点（1）皮带传动：如图甲、乙所示，皮带与两轮之间无相对滑动时，两轮边缘线速度大小相等，即23v A ＝v B 。

（2）摩擦传动：如图丙所示，两轮边缘接触，接触点无打滑现象时，两轮边缘线速度大小相等，即 v A ＝v B 。

专题26圆周运动的运动学分析考点一描述圆周运动的物理量1.线速度定义式：v ＝Δs Δt（单位：m/s，Δs 为Δt 时间内通过的弧长如下图）2.角速度定义式：ω＝ΔθΔt（单位：rad/s，Δθ为半径在Δt 时间内转过的角度如下图）3.周期（T ）：匀速圆周运动的物体沿圆周运动一周所用的时间（单位：s）4.转速（n ）：单位时间内物体转过的圈数（单位：r/s、r/min）5.向心加速度：a n ＝ω2r ＝v 2r ＝4π2T2r .6.相互关系：v ＝ωr v ＝2πr Tω＝2πTT ＝n1ω＝2πn1．下列说法正确的是（）A．匀速圆周运动是一种匀速运动B．匀速圆周运动是一种匀变速运动C．匀速圆周运动是一种变加速运动D．物体做圆周运动时，线速度不变【答案】C 【解析】D．物体做圆周运动时，由于线速度的方向时刻改变，故线速度是变化的，D 错误；A．匀速圆周运动线速度大小不变，方向时刻改变，不是匀速运动，A 错误；BC．因为匀速圆周运动的向心加速度时刻改变，故匀速圆周运动不是匀变速运动，是变加速运动，B 错误，C 正确。

2.质点做匀速圆周运动时，下面说法正确的是（）A．向心加速度一定与旋转半径成反比，因为=2B．向心加速度一定与角速度成反比，因为an =ω2r C．角速度一定与旋转半径成正比，因为=D．角速度一定与转速成正比，因为ω=2πn【解析】A．根据=2知，线速度相等时，向心加速度才与旋转半径成反比，故A 错误；B．根据=B 2知，半径相等时，向心加速度才与角速度的平方成正比，故B 错误；C．根据=知，当v 一定时，角速度与旋转半径成反比，故C 错误；D．根据=2B 可知，角速度一定与转速成正比，故D 正确。

3.(多选)如图为甲、乙两球做匀速圆周运动时向心加速度随半径变化的关系图线，甲图线为双曲线的一支，乙图线为直线。

由图像可以知道()A．甲球运动时，线速度的大小保持不变B．甲球运动时，角速度的大小保持不变C．乙球运动时，线速度的大小保持不变D．乙球运动时，角速度的大小保持不变【答案】AD 【解析】题图的图线甲中a 与r 成反比，由a ＝v 2r可知，甲球的线速度大小不变，由v ＝ωr 可知，随r 的增大，角速度逐渐减小，A 正确，B 错误；题图的图线乙中a 与r 成正比，由a ＝ω2r 可知，乙球运动的角速度大小不变，由v ＝ωr 可知，随r 的增大，线速度大小增大，C 错误，D 正确。

高三物理一轮复习知识要点梳理
爱智康高考研究中心梁诚老师高三开学即是一轮复习的开始，一轮复习非常重要，其顺序是通过按照教材的顺序全面系统地复习，理解高中所学知识的要点，把握知识间的在联系，形成知识的网络结构。

大家在复习过程中要注重以教纲为参照，注意容的重点和难度要求，注重基础和知识的理解与应用，注重自己学习的弱点环节。

下面为同学们总结了高三物理一轮复习所需要掌握的知识要点，供大家在复习的过程中自我评估，找到知识漏洞和复习盲点。

船已如海，期待大家的扬帆起航！。

高三物理一轮复习匀速圆周运动公式总结质点沿圆周运动，如果在任意相等的时间里通过的圆弧长度都相等，这种运动就叫做匀速圆周运动，以下是查字典物理网整理的匀速圆周运动公式总结，请考生学习。

1.线速度V=s/t=2r/T
2.角速度=/t=2f
3.向心加速度a=V2/r=2r=(2/T)2r
4.向心力F心
=mV2/r=m2r=mr(2/T)2=mv=F合
5.周期与频率：T=1/f
6.角速度与线速度的关系：V=r
7.角速度与转速的关系=2n(此处频率与转速意义相同)
8.主要物理量及单位：弧长(s):米(m);角度()：弧度(rad);频率
(f)：赫(Hz);周期(T)：秒(s);转速(n)：r/s;半径(r):米(m);线速度(V)：m/s;角速度()：rad/s;向心加速度：m/s2。

注：
(1)向心力可以由某个具体力提供，也可以由合力提供，还可以由分力提供，方向始终与速度方向垂直，指向圆心; (2)做匀速圆周运动的物体，其向心力等于合力，并且向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，因此物体的动能保持不变，向心力不做功，但动量不断改变。

匀速圆周运动公式总结的全部内容就是这些，查字典物理网预祝广大考生金榜题名。

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高三物理圆周运动、向心加速度、向心力【本讲主要内容】圆周运动、向心加速度、向心力描述圆周运动的量间的关系，实际圆周运动问题中的向心力分析。

【知识掌握】 【知识点精析】1、匀速圆周运动的特点如果质点沿圆周运动，在相等的时间里通过的弧长相等，这种运动叫匀速圆周运动。

匀速圆周运动的轨迹为曲线，v 方向时刻在变，快慢程度不改变，是变速运动，做匀速圆周运动的物体状态是非平衡态，所受合外力不为零，是变加速运动（a 方向时刻在变）。

2、描述圆周运动的物理量（1）线速度：线速度大小又叫速率，用v 表示，tSv =，S 为弧长，t 为通过这段弧长的时间，速率越大则沿弧运动得越快。

线速度的方向为圆的切线方向。

线速度就是圆周运动的瞬时速度。

（2）角速度：连接质点和圆心的半径转过的角度ϕ，与所用时间的比叫角速度tϕω=。

ϕ的单位是弧度，时间t 单位是秒，ω的单位就是弧度/秒，用字母表示为s rad /，角速度的大小描述了做圆周运动绕圆心转动快慢程度。

角速度大则绕圆心转得快。

对一个不变形的物体转动中任何点转过的角度都相同，所以角速度都相同。

（3）周期：使圆周运动的物体运动一周的时间叫周期，用字母T 表示，单位为秒。

周期描述圆周运动重复的快慢，也反映了转动快慢。

周期越小，转动越快。

（4）频率：1秒内完成圆周运动的次数叫频率。

它是周期的倒数，单位是1/秒。

用符号f 表示，单位又叫赫兹（Hz ），f 越大，转动就越快。

（5）转速：工程技术中常用。

定义为每秒转过的圈数，数值与频率相同，单位也是1/秒。

（6）f T v 、、、ω的关系： T = 1/f = 2π/ω = 2π•r /v ω = 2π/T = 2π•f = v /r v = ω•r = 2π•r /T = 2π•f •r Tf n 1== 例1、地球自转的问题讨论1：比较在北京和在赤道两处物体随地球做自转的角速度。

地球表面上的物体随地球做匀速圆周运动的角速度都相同。

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一. 教学内容：第一节匀速圆周运动第二节向心力、向心加速度细解知识点：一、匀速圆周运动1. 匀速圆周运动：相等的时间内通过的圆弧长度都相等的圆周运动。

2. 描述圆周运动的物理量：（1）线速度的定义：线速度的大小（即线速率）为做圆周运动的物体通过的弧长跟所用时间的比值，物体在圆弧上各个点处线速度的方向为圆弧上该点的切线方向。

（2）讨论：a：分析：物体在做匀速圆周运动时，运动的时间t增大几倍，通过的弧长也增大几倍，所以对于某一匀速圆周运动而言，s与t的比值越大，物体运动得越快。

b：线速度1）线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。

2）线速度是矢量，它既有大小，也有方向。

3）线速度的大小。

4）线速度的方向在圆周各点的切线方向上。

结论：匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向在时刻改变。

（3）角速度ω的定义：做圆周运动的物体与圆心的连线（即半径）转过的圆心角角度跟所用时间的比值。

（4）讨论：1）角速度是表示角度改变快慢的物理量2）角速度计算公式为：ω=φ/t3）角速度的单位是 rad/s4）对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度是恒定的（5）周期、频率和转速1）周期T：沿圆周运动一周所用的时间。

2）频率f：单位时间内运动重复的次数。

3）转速：单位时间内转动的圈数。

（6）几个物理量间的关系1）当v一定时，与r成反比2）当一定时，v与r成正比3）当r一定时，v与成正比二、向心力向心加速度1. 向心力概念的建立引例：在光滑水平桌面上，做演示实验一个小球，拴住绳的一端，绳的另一端固定于桌上，原来细绳处于松驰状态，现在用手轻击小球，使小球做匀速圆周运动。

试讨论：绳绷紧后，小球为何做匀速圆周运动？小球此时受到哪些力的作用？合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？结论：a：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，这个力叫向心力。

b：向心力指向圆心，方向不断变化。

c：向心力的作用效果?D?D只改变运动物体的速度方向，不改变速度大小。

高考物理一轮基础复习：6.3向心加速度一、匀速圆周运动的加速度方向1．定义：任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心，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，故向心加速度的作用只改变速度的方向，对速度的大小无影响．二、匀速圆周运动的加速度大小1．向心加速度公式(1)基本公式a n＝v2r＝ω2r.(2)拓展公式a n＝4π2T2·r＝ωv.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．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)匀速圆周运动的加速度始终不变．(×)(2)匀速圆周运动是匀变速运动．(×)(3)匀速圆周运动的向心加速度的方向指向圆心，大小不变．(√)(4)根据a n＝v2r知加速度a n与半径r成反比．(×)(5)根据a n＝ω2r知加速度a n与半径r成正比．(×)2．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A [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，方向时刻指向圆心，不断变化，故B、C、D错误．]3．关于物体随地球自转的加速度大小，下列说法中正确的是( )A．在赤道上最大B．在两极上最大C．地球上处处相同D．随纬度的增加而增大A [物体随地球自转角速度相同，但自转的圆心在地轴上，自转的半径由赤道向两极逐渐减小，赤道处最大，由公式a＝ω2r知：自转的加速度由赤道向两极逐渐减小，因此，选项A正确，选项B、C、D错误．]向心加速度的理解[观察探究]如图所示为游乐设施空中飞车的示意图，当飞车做匀速圆周运动时，物体受几个力？合力的方向如何？合力产生的加速度就是向心加速度吗？加速度方向一定指向圆心吗？提示：在匀速圆周运动中，物体受两个力，重力和绳子的拉力，合力指向做圆周运动的圆心，产生的加速度就是向心加速度，加速度方向一定指向圆心．[探究归纳]1．向心加速度的物理意义描述线速度改变的快慢，只表示线速度的方向变化的快慢，不表示其大小变化的快慢．2．方向总是沿着圆周运动的半径指向圆心，即方向始终与运动方向垂直，方向时刻改变．3．圆周运动的性质不论向心加速度a n的大小是否变化，a n的方向是时刻改变的，所以圆周运动的向心加速度时刻发生改变，圆周运动一定是非匀变速曲线运动．4．变速圆周运动的向心加速度做变速圆周运动的物体，加速度一般情况下不指向圆心，该加速度有两个分量：一是向心加速度，二是切向加速度．向心加速度表示速度方向变化的快慢，切向加速度表示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．【例1】下列关于匀速圆周运动中向心加速度的说法正确的是( )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C [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项错误；匀速圆周运动的角速度是不变的，所以B项错误；匀速圆周运动中速度的变化只表现为速度方向的变化，加速度作为反映速度变化快慢的物理量，向心加速度只描述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项错误．]向心加速度的特点(1)向心加速度只描述线速度方向变化的快慢，沿切线方向的加速度描述线速度大小变化的快慢．(2)向心加速度的方向始终与速度方向垂直，且方向不断改变．1．下列关于匀速圆周运动的性质的说法正确的是( )A．匀速运动B．匀加速运动C．加速度不变的曲线运动D．变加速曲线运动D [匀速圆周运动是变速运动，它的加速度大小不变，方向始终指向圆心，是变量，故匀速圆周运动是变加速曲线运动，A、B、C错，D对．]2.如图所示，质量为m的木块从半径为R的半球形碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果由于摩擦力的作用使木块的速率不变，那么( )A．加速度为零B．加速度恒定C．加速度大小不变，方向时刻改变，但不一定指向圆心D．加速度大小不变，方向时刻指向圆心D [由题意知，木块做匀速圆周运动，木块的加速度大小不变，方向时刻指向圆心，D正确，A、B、C错误．]向心加速度的公式及应用[观察探究]如图所示，两个啮合的齿轮，其中A点为小齿轮边缘上的点，B点为大齿轮边缘上的点，C点为大齿轮中间的点．(1)哪两个点的向心加速度与半径成正比？(2)哪两个点的向心加速度与半径成反比？提示：(1)B、C两个点的角速度相同，由a n＝ω2r知向心加速度与半径成正比．(2)A、B两个点的线速度相同，由a n＝v2r知向心加速度与半径成反比．[探究归纳]1．向心加速度的几种表达式2．向心加速度的大小与半径的关系(1)当半径一定时，向心加速度的大小与角速度的平方成正比，也与线速度的平方成正比．随频率的增大或周期的减小而增大．(2)当角速度一定时，向心加速度与运动半径成正比． (3)当线速度一定时，向心加速度与运动半径成反比．(4)a n 与r 的关系图象：如图所示，由a n ­r 图象可以看出，a n 与r 成正比还是反比，要看ω恒定还是v 恒定．3．向心加速度的注意要点(1)向心加速度是矢量，方向总是指向圆心，始终与速度方向垂直，故向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小．向心加速度的大小表示速度方向改变的快慢．(2)向心加速度的公式适用于所有圆周运动的向心加速度的计算．包括非匀速圆周运动．但a n 与v 具有瞬时对应性．【例2】 如图所示，一个大轮通过皮带拉着小轮转动，皮带和两轮之间无相对滑动，大轮的半径是小轮半径的2倍，大轮上的一点S 离转动轴的距离是大轮半径的13.当大轮边缘上的P 点的向心加速度是12 m/s 2时，大轮上的S 点和小轮边缘上的Q 点的向心加速度各为多少？思路点拨：①P和S在同一轮上，角速度相同，选用a n＝ω2r计算向心加速度．②P和Q为皮带传动的两个轮边缘上的点，线速度相等，选用a n＝v2r计算向心加速度．[解析] 同一轮子上的S点和P点的角速度相同，即ωS＝ωP由向心加速度公式a n＝ω2r，得aSaP＝rSrP故a S＝rSrPaP＝13×12 m/s2＝4 m/s2又因为皮带不打滑，所以皮带传动的两轮边缘上各点的线速度大小相等，即vP＝v Q由向心加速度公式a n＝v2r得aPaQ＝rQrP故a Q＝rPrQaP＝2×12 m/s2＝24 m/s2.[答案] 4 m/s224 m/s2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．在比较转动物体上做圆周运动的各点的向心加速度的大小时，应按以下步骤进行：(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．3．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点与轮4边缘的c点相比( )A．线速度之比为1∶4B．角速度之比为4∶1C．向心加速度之比为8∶1D．向心加速度之比为1∶8D [由题意知2v a＝2v3＝v2＝v c，其中v2、v3为轮2和轮3边缘的线速度，所以v a∶v c＝1∶2，A错误；设轮4的半径为r，则a a＝v2ara＝⎝⎛⎭⎪⎫v c222r＝v2c8r＝18ac，即aa∶a c＝1∶8，C错误，D正确；ωaωc＝varavcrc＝14，B错误．]4．滑板运动是深受青少年喜爱的运动，如图所示，某滑板运动员恰好从B点进入半径为2.0 m的14圆弧轨道，该圆弧轨道在C点与水平光滑轨道相接，运动员滑到C点时的速度大小为10 m/s.求他到达C点前、后瞬间的加速度(不计各种阻力)．[解析] 运动员到达C点前的瞬间做圆周运动，加速度大小a＝v2r＝1022m/s2＝50 m/s2，方向在该位置指向圆心即竖直向上．运动员到达C点后的瞬间做匀速直线运动，加速度为0.[答案] 50 m/s2，方向竖直向上0课堂小结知识脉络1.圆周运动是变速运动，故圆周运动一定有加速度，任何做匀速圆周运动的加速度都指向圆心，这个加速度叫向心加速度．2．向心加速度的大小为a n＝v2r＝rω2，向心加速度的方向始终沿半径指向圆心，与线速度方向垂直．3．向心加速度是由物体受到指向圆心的力产生的，反映了速度方向变化的快慢.【课堂同步练习】1．关于圆周运动的概念，以下说法中正确的是( )A．匀速圆周运动是速度恒定的运动B．做匀速圆周运动的物体，向心加速度越大，物体的速度增加得越快C．做圆周运动物体的加速度方向一定指向圆心D．物体做半径一定的匀速圆周运动时，其线速度与角速度成正比D [匀速圆周运动的速度方向是轨迹切线方向，时刻改变，故A错误．做匀速圆周运动的物体，速度大小不变，方向改变，向心加速度越大，速度方向改变的越快，故B错误．只有匀速圆周运动的加速度始终指向圆心，变速圆周运动的加速度不指向圆心，故C错误．物体做半径一定的匀速圆周运动时，根据v＝rω，其线速度与角速度成正比，故D正确．]2．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．下列说法中正确的是( )A．A、B两点具有相同的角速度B ．A 、B 两点具有相同的线速度C ．A 、B 两点具有相同的向心加速度D ．A 、B 两点的向心加速度方向都指向球心A [A 、B 都随球体一起绕轴O 1O 2旋转，转一周所用时间相等，故角速度相等，有ωA ＝ωB ＝ω，A 正确；A 做圆周运动的轨道平面与轴垂直，交点为圆心，设球半径为R ，故A 的轨道半径r A ＝R sin 60°，B 的轨道半径r B ＝R sin 30°，所以两者的线速度v A ＝r A ω＝32Rω，v B ＝r B ω＝12Rω，显然，v A >v B ，B 错误；两者的向心加速度a A ＝r A ω2＝32Rω2，a B ＝r B ω2＝12Rω2，显然，两者的向心加速度也不相等，C 错误；又两者的向心加速度指向各自的圆心，并不指向球心，所以D 错误．]3．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4∶3，运动方向改变的角度之比是3∶2，则它们( )A ．线速度大小之比为4∶3B ．角速度大小之比为3∶4C ．圆周运动的半径之比为2∶1D ．向心加速度大小之比为1∶2A [因为相同时间内他们通过的路程之比是4∶3，根据v ＝st，则它们的线速度之比为4∶3，故A 正确；运动方向改变的角度之比为3∶2，根据ω＝Δθt，则角速度之比为3∶2，故B 错误；根据v ＝ωr 可得圆周运动的半径之比为r 1r 2＝43×23＝89，故C 错误；根据a ＝vω得，向心加速度之比为a 1a 2＝v 1ω1v 2ω2＝43×32＝21，故D 错误．故选A.]4．(多选)如图所示，皮带传动装置中，右边两轮连在一起共轴转动，图中三轮半径分别为r 1＝3r ，r 2＝2r ，r 3＝4r ；A 、B 、C 三点为三个轮边缘上的点，皮带不打滑．向心加速度分别为a 1、a 2、a 3，则下列比例关系正确的是( )A.a 1a 2＝32 B.a 1a 2＝23 C.a 2a 3＝21D.a 2a 3＝12BD [由于皮带不打滑，v 1＝v 2，a ＝v 2r ，故a 1a 2＝r 2r 1＝23，A 错，B 对；由于右边两轮共轴转动，ω2＝ω3，a ＝rω2，a 2a 3＝r 2r 3＝12，C 错，D 对．]《6.3 向心加速度》专题训练一、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a n ＝v 2r或a n ＝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.1.判断下列说法的正误.(1)做匀速圆周运动的物体的加速度一定不为0.( √ ) (2)匀速圆周运动的加速度始终不变.( × )(3)匀速圆周运动是匀变速运动.( ×)(4)匀速圆周运动的向心加速度的方向时刻指向圆心，大小不变.( √)(5)根据a n＝v2r知向心加速度a n与半径r成反比.( ×)(6)根据a n＝ω2r知向心加速度a n与半径r成正比.( ×)2.在长0.2 m的细绳的一端系一小球，绳的另一端固定在水平桌面上，使小球以大小为0.6 m/s的线速度在桌面上做匀速圆周运动，则小球运动的角速度为______，向心加速度大小为______.答案 3 rad/s 1.8 m/s2解析角速度ω＝vr＝0.60.2rad/s＝3 rad/s，小球运动的向心加速度大小a n＝v2r＝0.620.2m/s2＝1.8 m/s2.一、向心加速度及其方向导学探究如图1甲所示，地球绕太阳做匀速圆周运动(近似的)；如图乙所示，光滑桌面上一个小球在细线的牵引下绕桌面上的图钉做匀速圆周运动.图1(1)分析地球和小球的受力情况，说明地球和小球的加速度方向；(2)地球和小球加速度的作用是什么？(3)地球和小球的加速度方向变化吗？匀速圆周运动是一种什么性质的运动呢？答案(1)地球只受到太阳引力作用，方向指向圆心，加速度方向指向圆心.小球受到重力、支持力、拉力作用，合力指向圆心，故加速度的方向指向圆心.(2)由于加速度的方向指向圆心，故加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小.(3)由于地球和小球的加速度总是沿半径指向圆心，故加速度方向是变化的.匀速圆周运动是一种变加速曲线运动.知识深化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a n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.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.向心加速度的方向不一定指向圆心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解析做匀速圆周运动的物体速率不变，向心加速度只改变速度的方向，A 错误；向心加速度的方向总是沿着圆周运动轨迹的半径指向圆心，B错误；向心加速度描述线速度方向变化的快慢，C正确；向心加速度的方向是变化的，D错误.二、向心加速度的大小1.向心加速度公式(1)基本公式：①a n＝v2r；②a n＝ω2r.(2)拓展公式：①a n＝4π2T2r；②an＝4π2n2r＝4π2f2r；③a n＝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2所示)图2如图3所示，一球体绕轴O 1O 2以角速度ω匀速旋转，A 、B 为球体表面上两点，下列几种说法中正确的是( )图3A.A 、B 两点具有相同的角速度B.A 、B 两点具有相同的线速度C.A 、B 两点的向心加速度的方向都指向球心D.A 、B 两点的向心加速度大小之比为2∶1 答案 A解析 A 、B 为球体表面上两点，因此，A 、B 两点的角速度与球体绕轴O 1O 2旋转的角速度相同，A 正确；如图所示，A 以P 为圆心做圆周运动，B 以Q 为圆心做圆周运动，因此，A 、B 两点的向心加速度方向分别指向P 、Q ，C 错误；设球的半径为R ，则A 运动的半径r A ＝R sin 60°，B 运动的半径r B ＝R sin 30°，v Av B＝ωr A ωr B ＝sin 60°sin 30°＝3，B 错误；a A a B ＝ω2r A ω2r B＝3，D 错误.如图4所示的皮带传动装置中，甲轮的轴和乙、丙轮的轴均为水平轴，其中，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、丙三轮边缘上的点，若传动中皮带不打滑，则( )图4A.A 、B 两点的线速度大小之比为2∶1B.B 、C 两点的角速度之比为1∶2C.A 、B 两点的向心加速度大小之比为2∶1D.A 、C 两点的向心加速度大小之比为1∶4 答案 D解析 传动中皮带不打滑，则A 、B 两点的线速度大小相等，故v A ＝v B ，则v A ∶v B ＝1∶1，A 错误；B 、C 两点绕同一轴转动，故B 、C 两点的角速度相等，ωB ＝ωC ，则ωB ∶ωC ＝1∶1，故B 错误；由于A 、B 两点的线速度大小相等，半径之比为2∶1，由a n ＝v 2R 可知A 、B 两点的向心加速度大小之比为a A ∶a B ＝R B ∶R A＝1∶2，C 错误；由于B 、C 两点的角速度相等，由a n ＝ω2R 可知B 、C 两点的向心加速度大小之比为a B ∶a C ＝R B ∶R C ＝1∶2，又a A ∶a B ＝1∶2，所以a A ∶a C ＝1∶4，故D 正确.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.针对训练 如图5所示，自行车的小齿轮A 、大齿轮B 、后轮C 是相互关联的三个转动部分，且半径R B ＝4R A 、R C ＝8R A ，当自行车悬空，大齿轮B 带动后轮匀速转动时，A 、B 、C 三轮边缘的向心加速度的大小之比a A ∶a B ∶a C 等于( )图5A.1∶1∶8B.4∶1∶4C.4∶1∶32D.1∶2∶4 答案 C解析 小齿轮A 和大齿轮B 通过链条连接，边缘线速度大小相等，即v A ＝v B ，小齿轮A 和后轮C 同轴转动，角速度相等，有ωA ＝ωC ，由向心加速度大小a n＝v 2R 可得a A ∶a B ＝R B ∶R A ＝4∶1；由向心加速度大小a n ＝ω2R 可得a A ∶a C ＝R A ∶R C＝1∶8，所以a A ∶a B ∶a C ＝4∶1∶32，选项C 正确.1.(向心加速度公式的理解)关于做匀速圆周运动的质点，下列说法中正确的是( )A.由a n ＝v 2r 可知，a n 与r 成反比B.由a n ＝ω2r 可知，a n 与r 成正比C.由v ＝ωr 可知，ω与r 成反比D.由ω＝2πf 可知，ω与f 成正比 答案 D2.(向心加速度公式的理解)(多选)甲、乙两物体都在做匀速圆周运动，下列情况下，关于向心加速度的说法正确的是( )A.当它们的角速度相等时，乙的线速度小则乙的向心加速度小B.当它们的周期相等时，甲的半径大则甲的向心加速度大C.当它们的线速度相等时，乙的半径小则乙的向心加速度小D.当它们的线速度相等时，在相同的时间内甲与圆心的连线转过的角度比乙的大，则甲的向心加速度比乙的小答案 AB解析 角速度相等，乙的线速度小，根据公式a n ＝vω，可知甲的向心加速度大于乙的向心加速度，故A 正确；周期相等，甲的半径大，根据公式a n ＝(2πT)2r ，可知甲的向心加速度大于乙的向心加速度，故B 正确；线速度相等，乙的半径小，根据公式a n ＝v 2r ，可知甲的向心加速度小于乙的向心加速度，故C 错误；线速度相等，在相同的时间内甲与圆心的连线转过的角度比乙的大，即甲的角速度大，根据公式a n ＝ωv ，可知甲的向心加速度大于乙的向心加速度，故D 错误.3.(向心加速度的计算)某变速箱中有甲、乙、丙三个齿轮，如图6所示，其半径分别为r 1、r 2、r 3，若甲轮匀速转动的角速度为ω，三个轮相互不打滑，则丙轮边缘上各点的向心加速度大小为( )图6A.r 21ω2r 3B.r 23ω2r 1C.r 33ω2r 21D.r 1r 2ω2r 3答案 A解析三个轮相互不打滑，则甲、丙边缘的线速度大小相等，根据a n＝v2 r和a n ＝ω2r，可得a丙＝a甲r1r3＝r21ω2r3，故A正确.4.(向心加速度的计算)(多选)如图7所示，小球A用轻质细线拴着在水平面内做半径为R的匀速圆周运动，当小球A运动到左侧时，在小球A的正上方高度为R处的小球B水平飞出，飞出时的速度大小为Rg.不计空气阻力，重力加速度为g，要使小球A在运动一周的时间内能与小球B相碰，则小球A的向心加速度大小可能为( )图7A.π2g8B.π2g4C.7π2g4D.9π2g8答案AD解析B做平抛运动，在竖直方向上有：R＝12gt2，得：t＝2Rg，则水平方向的位移为x＝v0t＝gR·2Rg＝2R，若要使小球A在运动一周的时间内能与小球B相碰，根据几何关系可知，当A运动T4或3T4时恰能与B相碰，则有：t＝2Rg＝T4或t＝2Rg＝3T4，又有a n＝4π2T2R，联立解得：an＝π2g8或a n＝9π2g8，故A、D正确.考点一向心加速度的理解1.关于向心加速度，下列说法正确的是( )A.由a n＝v2r知，匀速圆周运动的向心加速度恒定B.匀速圆周运动不属于匀速运动C.向心加速度越大，物体速率变化越快D.做圆周运动的物体，加速度时刻指向圆心答案 B解析向心加速度是矢量，且方向始终指向圆心，因此向心加速度不是恒定的，A错误；匀速运动是匀速直线运动的简称，匀速圆周运动其实是匀速率圆周运动，存在向心加速度，速度方向改变，B正确；向心加速度不改变速率，C错误；只有匀速圆周运动的加速度才时刻指向圆心，D错误.2.如图1所示是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像，其中A为双曲线的一支，由图可知( )图1A.A物体运动的线速度大小不变B.A物体运动的角速度不变C.B物体运动的角速度是变化的D.B物体运动的线速度大小不变答案 A解析根据a n＝v2r知，当线速度v大小为定值时，a n与r成反比，其图像为双曲线的一支；根据a n＝rω2知，当角速度ω大小为定值时，a n与r成正比，其图像为过原点的倾斜直线，结合题图，A正确，B、C、D错误.3.(多选)如图2所示，转动悬空的自行车的脚踏板时，关于大齿轮、小齿轮、后轮边缘上的A、B、C三点的向心加速度的说法正确的是( )图2A.A点的向心加速度比B点的大B.A点的向心加速度比B点的小C.B点的向心加速度比C点的大D.B点的向心加速度比C点的小答案BD4.如图3所示，质量为m的木块从半径为R的半球形碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果由于摩擦力的作用，木块的速率不变，那么木块( )图3A.加速度为零B.加速度恒定C.加速度大小不变，方向时刻改变，但不一定指向圆心D.加速度大小不变，方向时刻指向圆心答案 D解析由题意知，木块做匀速圆周运动，木块的加速度大小不变，方向时刻指向圆心，D正确，A、B、C错误.考点二向心加速度的计算5.甲、乙两个物体都做匀速圆周运动，转动半径之比为9∶4，转动的周期之比为3∶4，则它们的向心加速度之比为( )A.1∶4B.4∶1C.4∶9D.9∶4答案 B解析设甲、乙两个物体的转动半径分别为r1、r2，周期分别为T1、T2，根据题意r 1r 2＝94，T 1T 2＝34，由a n ＝4π2T 2r 得：a 1a 2＝r 1r 2·⎝ ⎛⎭⎪⎫T 2T 12＝94×(43)2＝41，B 选项正确.6.(多选)某实验楼大厅里科普器材中有如图4所示的传动装置：在大齿轮盘内嵌有三个等大的小齿轮.若齿轮的齿很小，大齿轮半径(内径)是小齿轮半径的3倍，则当大齿轮顺时针匀速转动时，下列说法正确的是( )图4A.小齿轮逆时针匀速转动B.小齿轮的每个齿的线速度均相同C.小齿轮的角速度是大齿轮角速度的3倍D.小齿轮每个齿的向心加速度是大齿轮每个齿的向心加速度的3倍 答案 CD解析 小齿轮的运动方向和大齿轮的运动方向一致，小齿轮也是顺时针匀速转动，故A 错误；大齿轮和小齿轮的线速度大小相等，小齿轮的每个齿的线速度方向不同，故B 错误；根据v ＝ωr 可知，线速度大小相等，大齿轮半径(内径)是小齿轮半径的3倍，则小齿轮的角速度是大齿轮角速度的3倍，故C 正确；根据a n ＝v 2r ，大齿轮半径(内径)是小齿轮半径的3倍，可知小齿轮每个齿的向心加速度是大齿轮每个齿的向心加速度的3倍，故D 正确.7.(多选)一质点做匀速圆周运动，其轨迹半径为1 m ，转动周期为2 s ，则( )A.角速度为0.5 rad/sB.转速为0.5 r/sC.线速度大小为π m/sD.加速度大小为π2 m/s 2答案BCD8.(多选)如图5所示，一个球绕中心轴线OO′以角速度ω做匀速圆周运动，θ＝30°，则( )图5A.a、b两点的线速度相同B.a、b两点的角速度相同C.a、b两点的线速度大小之比v a∶v b＝2∶ 3D.a、b两点的向心加速度大小之比a a∶a b＝3∶2答案BD解析球绕中心轴线转动，球上各点应具有相同的周期和角速度，即ωa＝ωb，B正确；因为a、b两点做圆周运动的半径不同，r b＞r a，根据v＝ωr知v b＞v a，A错误；θ＝30°，设球半径为R，则r b＝R，r a＝R cos 30°＝32R，故vavb＝ωa r aωb rb＝32，C错误；又根据a n＝ω2r知aaab＝ω2araω2brb＝32，D正确.9.如图6所示，在男女双人花样滑冰运动中，男运动员以自身为转动轴拉着女运动员做匀速圆周运动.若运动员的转速为30 r/min，女运动员触地冰鞋的线速度大小为4.8 m/s，则女运动员做圆周运动的角速度为________，触地冰鞋做圆周运动的半径为________，向心加速度大小为________.(π取3.14，结果均保留三位有效数字)图6。