人教高中物理必修2-55向心力向心加速度习题课
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向心加速度相关练习一、单选题1.如图所示为“感受向心力”的实验,细绳的一端拴着一个小球,手握细绳的另一端使小球在光滑水平桌面上做匀速圆周运动,通过细绳的拉力来感受向心力。
下列说法正确的是()A.只增大小球运动的角速度,细绳的拉力不变B.只增大小球运动的角速度,细绳的拉力减小C.只更换一个质量较大的小球,细绳的拉力不变D.只更换一个质量较大的小球,细绳的拉力增大2.如图所示,A、B为自行车车轮辐条上的两点,人在骑自行车匀速前进时,A、B两点随轮一起转动,则关于它们,以下四个物理量中相同的是()A.向心力B.向心加速度C.角速度D.线速度3.自行车的大齿轮、小齿轮、后轮是相互关联的三个转动部分,如图所示。
在自行车行驶过程中()A.大齿轮边缘点A比小齿轮边缘点B的线速度大B.后轮边缘点C比小齿轮边缘点B的角速度大C.后轮边缘点C与小齿轮边缘点B的向心加速度与它们的半径成正比D .大齿轮边缘点A 与小齿轮边缘点B 的向心加速度与它们的半径成正比4.如图所示的皮带传动装置,左边是主动轮、右边是一个轮轴,a 、b 、c 分别为轮边缘上的三点,已知a b c R R R <<,假设在传动过程中皮带不打滑,则下列说法正确的是( )A .a 点与b 点的加速度大小相等B .a 点与b 点的角速度大小相等C .b 点的角速度最小D .c 点的线速度最小5.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3A B R R =,则两轮边缘上的点( )A .向心加速度之比:3:1AB a a =B .角速度之比:3:1A B ωω=C .周期之比:1:3A B T T =D .转速之比:1:3A B n n =6.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7.80年代的中国,是个自行车王国,拥有一辆自行车是当时每个中国人的梦想。
高一物理第二学期人教版(2019)必修二第六章圆周运动第3节向心加速度同步练习题▲不定项选择题1.关于向心加速度的物理意义,下列说法中正确的是()A.描述线速度的方向变化的快慢C.描述角速度变化的快慢B.描述线速度的大小变化的快慢D.描述向心力变化的快慢2.A、B、C三个物体放在旋转的水平圆台上,A的质量是2m,B、C质量各为m;C离轴心的距离是2r,A、B离轴心距离为r,当圆台匀速转动时,A、B、C都没发生滑动,则A、B、C三个物体的线速度、角速度、向心加速度和向心力的大小关系正确的是()A.ωA:ωB:ωC=1:1:2C.aA:aB:aC=2:2:1B.vA:vB:vC=1:1:1D.FA:FB:FC=2:1:23.一物体作匀速圆周运动,在其运动过程中,不发生变化的物理量是()A.线速度B.向心加速度C.合外力D.角速度4.在光滑的水平面上,一质量为m的小球在绳的拉力作用下做半径为r的匀速圆周运动,小球运动的线速度为v,角速度为ω,则绳的拉力F大小为()v2A.rB.mω2rC.mω2r D.mv2r5.某变速箱中有甲、乙、丙三个齿轮,如图所示,其半径分别为r1、r2、r3,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()r12ω2A.r3r32ω2B.2r1r33ω2C.2r1r1r2ω2D.r36.一辆汽车在水平公路上转弯,沿曲线由M向N行驶,速度大小逐渐减小.汽车转弯时的加速度方向,可能正确的是A.B.C.D.7.关于质点做匀速圆周运动的下列说法中,正确的是()A.由ω=2π可知,ω与T成反比TB.由a=ω2r可知,a与r成正比2vC.由v=ωr可知,ω与r成反比,v与r成正比D.由a=可知,a与r成反比r8.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,该同学处于超重状态C.在A位置时,该同学对秋千踏板的压力大于秋千踏板对该同学的支持力,处于超重状态D.由B到A过程中,该同学向心加速度逐渐增大9.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图。
6.3 向心加速度1.基础达标练一、单选题(本大题共10小题)1. 做匀速圆周运动的物体,一定不发生变化的物理量是( )A. 速率B. 速度C. 合力D. 加速度【答案】A【解析】解:做匀速圆周运动的物体,一定不发生变化的物理量是速率,速度、合力、加速度的方向都时刻改变,故A正确,BCD错误;故选:A。
本题根据匀速圆周运动的物理量特征,结合选项,即可解答。
本题解题关键是掌握匀速圆周运动的物体,速度、合力、加速度的方向都时刻改变。
2. 关于向心加速度下列说法正确的是( )A. 向心加速度是描述物体速度大小改变快慢的物理量B. 向心加速度是描述物体速度方向改变快慢的物理量C. 向心加速度是描述物体速度改变快慢的物理量D. 向心加速度的方向始终指向圆心,所以其方向不随时间发生改变【答案】B【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,因此明确向心加速度的物理意义即可正确解答本题.解决本题的关键掌握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.属于基础题.解答:A、、向心加速度时刻与速度方向垂直,不改变速度大小,只改变速度方向,所以向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量,故A错误,B正确;C、向心加速度时刻指向圆心,方向随时间发生改变,C错误;D、由于B正确,故D错误;3. 关于做匀速圆周运动的物体的向心加速度,下列说法正确的是( )A. 向心加速度大小与轨道半径成正比B. 向心加速度大小与轨道半径成反比C. 向心加速度方向与向心力方向不一致D. 向心加速度指向圆心【答案】D【解析】解:、公式可知,当线速度一定时,加速度的大小与轨道半径成反比;由公式可知,当角速度一定时,加速度的大小与轨道半径成正比。
故AB没有控制变量;故AB均错误;C、由牛顿第二定律可知,向心加速度与向心力的方向一致;故C错误;D、向心力始终指向圆心;故D正确;公式及公式均可求解加速度,根据控制变量法分析加速度与半径的关系;匀速圆周运动物体其合外力指向圆心,大小不变,方向时刻变化;而向心加速度方向与合力方向相同。
高中物理必修二向心加速度同步练习含答案卷I(选择题)一、选择题(本题共计 10 小题,每题 3 分,共计30分,)1. 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30r/min,B的转速为15r/min.则两球的向心加速度之比为()A.1∶1B.2∶1C.4∶1D.8∶12. 下列关于向心加速度的说法中正确的是()A.它描述的是做圆周运动物体速率改变的快慢B.它描述的是线速度方向变化的快慢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不变3. 下列关于匀速圆周运动的向心加速度的说法中,不正确的是()A.它的方向始终与线速度方向垂直B.它的大小是不断变化的C.它描述了线速度方向变化的快慢D.它的大小可以通过公式a=v2r计算4. 一个物体做匀速圆周运动,关于其向心加速度的方向,下列说法中正确的是()A.与线速度方向相同B.与线速度方向相反C.背离圆心D.指向圆心5. 如图两轮压紧,通过摩擦传动(无打滑).已知大轮半径是小轮半径的2倍,E为大轮半径的中点,C、D分别是大轮和小轮边缘上的一点,则E、C、D三点向心加速度的大小关系正确的是()A.a C=a D=2a EB.a C=2a D=2a EC.a C=a D2=a E D.a C=a D2=2a E6. 若地球半径为R,“蛟龙号”下潜深度为d,“天宫一号”轨道距离地面的高度为ℎ,地球可视为质量分布均匀的球体,质量分布均匀的球壳对球壳内物体的万有引力为零,则“蛟龙”号所在处与“天宫一号”所在处的重力加速度大小之比为()A.R−d R+ℎB.(R−d)2 (R+ℎ)2C.(R−d)(R+ℎ)2R3D.(R−d)(R+ℎ)R27. 如图所示为地球自转的示意图,同一经度、不同纬度处的地面上站着甲乙两人,他们的向心加速度()A.大小相等,方向相同B.大小不等,方向相同C.大小相等,方向不同D.大小不等,方向不同8. 下列关于向心加速度说法中,正确的是()A.向心加速度方向可能与线速度方向不垂直B.向心加速度方向可能不变C.向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量D.向心加速度是描述角速度方向变化快慢的物理量9. 关于匀速圆周运动的周期大小,下列判断正确的是()A.若线速度越大,则周期一定越小B.若角速度越大,则周期一定越小C.若半径越大,则周期一定越大D.若向心加速度越大,则周期一定越大10. 牛顿著名的“月--地”检验,有力的证明了地面上物体的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星是同一性质的力,更有力的证明了引力理论的正确性.已知月球和地心的距离是地球半径的60倍,地球表面的重力加速度为g,则月球绕地球做圆周运动的向心加速度为()A.60gB.3600gC.g60D.g3600卷II(非选择题)二、填空题(本题共计 10 小题,每题 3 分,共计30分,),且当A转过60周时,11. A、B两物体分别做匀速圆周运动,已知A的半径是B的半径的34B刚好转了45周,求A、B两物体的向心加速度之比________.12. 做匀速圆周运动的物体,向心力和向心加速度的方向均指向________.13. 飞机出俯冲转为拉起的一段轨迹可以看作是一段圆弧.如果这段圆弧的半径r是800m,飞机在圆弧最低点P的速率为720km/ℎ,求飞机在P点的向心加速度是重力加速度的________倍.(g取10m/s2)14. 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/s2.15. 如图所示,两个摩擦传动的轮子,A为主动轮,转动的角速度为ω,已知A、B轮的半径分别是R1和R2,C点离圆心的距离为R2,则C点处的向心加速度大小为2________.16. 一个大轮通过皮带拉着小轮转动,皮带和两轮之间无滑动,大轮半径是小轮半径,当大轮边上P点的向心加速度是的2倍,大轮上一点S离转轴O1的距离是半径的130.6m/s2时,大轮上的S点的向心加速度为________m/s2,小轮边缘上的Q点的向心加速度是________m/s2.17. 一物体做匀速圆周运动的半径为R,周期为T,则其向心加速度大小为________.18. 任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向________,这个加速度叫向心加速度.19. 如图所示为一圆环,现让圆环以它的直径AB为轴匀速转动,则环上两点P、Q的向心加速度大小之比是________.20. 任何做匀速圆周运动的物体的加速度方向都指向________.三、解答题(本题共计 20 小题,每题 10 分,共计200分,)21. 一质点做曲线运动,如图所示,先后经过A、B、C、D四点,速度分别是v A、v B、v C、v D,加速度为a A、a B、a C、a D,试在图中标出各点的速度方向、加速度的大致方向.22. 一般自行车车轮的直径为0.7m,当自行车以5m/s的速度匀速行驶时,车轮边缘的质点相对于车轮的轴做匀速圆周运动.(1)试求车轮边缘质点的向心加速度;(2)若小轮自行车以相同速度匀速运动时,车轮边缘质点的向心加速度是大一些还是小一些?23. 如图所示,一个大轮通过皮带拉着小轮转动,皮带和两轮之间无滑动,大轮半径是,当大轮边缘上P点的向心加小轮半径的两倍,大轮上的一点S与转轴的距离是半径的13速度是12m/s2时,求:(1)大轮上的S点的向心加速度是多少?(2)小轮上边缘处的Q点的向心加速度是多少?24. 如图所示,长度为L=0.5m的轻杆,一端固定质量为M=1.0kg的小球A(小球的半径不计),另一端固定在一转动轴O上.小球绕轴在水平面上匀速转动的过程中,每隔0.1s杆转过的角度为30∘.试求:小球运动的向心加速度.25. 甲,乙两汽车在水平地面上做匀速圆周运动,在相同的时间内,它们的线速度之比2:5,运动的半径之比是3:5,它们的向心加速度之比是多少?26. 长度为L=1.0m的绳,系一小球在光滑水平桌面内做圆周运动,小球的质量为M=2kg,小球半径不计,小球的速度大小为v=4m/s,试求:(1)小球的向心加速度.(2)小球对绳的拉力大小.27. 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。
3.向心加速度(1)知道向心加速度的概念.(2)会用矢量图表示速度变化量与速度间的关系.(3)能运用数学方法,结合加速度定义式推导向心加速度的公式.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,把它叫作向心加速度(centripetal acceleration).2.方向:向心加速度的方向沿半径指向圆心,即向心加速度的方向与速度方向垂直. 导学:向心加速度与周期、转速、线速度、角速度关系的推导 由线速度与周期的关系v =2πππ代入a =π2π得a =4π2π2r .由T =1π(n 取r/s)代入a =4π2ππ2得a =4π2n 2r . 由v =ωr 代入a =π2π得a =π2π=v ·ππ=ωv .二、匀速圆周运动的加速度大小1.推导:向心加速度与向心力的关系符合牛顿第二定律,则有:F n =ma n =m π2π=mω2r . 2.向心加速度公式:a n =________=________.3.作用效果:只改变线速度的方向,不改变线速度的大小. 拓展:速度变化量的矢量图从同一点作出v A 和v B 的矢量,从v A 末端指向v B 末端的矢量,即Δv知识点一 向心加速度的方向及意义导学探究(1)图甲中的小球与图乙中的运动员正在做匀速圆周运动,是否具有加速度?(2)做匀速圆周运动的加速度方向如何确定?你的依据是什么?探究总结1.向心加速度的方向特点:(1)指向圆心:无论匀速圆周运动,还是变速圆周运动,向心加速度的方向都指向圆心,或者说与线速度的方向垂直.(2)时刻改变:无论向心加速度的大小是否变化,向心加速度的方向随线速度方向的改变而改变.所以一切圆周运动都是变加速曲线运动.2.匀速圆周运动中的“变”与“不变”:(1)“不变”量:匀速圆周运动的角速度、周期、转速不变;线速度、加速度这两个矢量的大小不变.(2)“变化”量:匀速圆周运动的线速度、加速度这两个矢量的方向时刻改变.3.物理意义:向心加速度描述圆周运动中线速度改变的快慢.典例示范【例1】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.匀速圆周运动的向心加速度是不变的C.匀速圆周运动的向心加速度大小不变D.只要是圆周运动,其加速度都是不变的练1 荡秋千是儿童喜爱的一项体育运动,如图所示,当秋千荡到最高点时,小孩的加速度方向是图中的( )A.a方向B.b方向C.c方向D.d方向练2 (多选)关于匀速圆周运动和向心加速度,下列说法正确的是( )A.匀速圆周运动的速度大小保持不变,所以做匀速圆周运动的物体没有加速度B.做匀速圆周运动的物体,虽然速度大小不变,但方向时刻在变,所以必有加速度C.做匀速圆周运动的物体,向心加速度的大小保持不变,所以是匀变速曲线运动D.匀速圆周运动的向心加速度大小虽然不变,但方向始终指向圆心,时刻发生变化,所以匀速圆周运动不是匀变速运动知识点二向心加速度公式的理解与应用探究总结1.向心加速度公式,②a n=ω2r.(1)基本公式:①a n=π2πr,②a n=4π2n2r.(2)拓展公式:①a n=4π2π22.对向心加速度大小与半径关系的理解(1)当r一定时,a n∝v2,a n∝ω2..(2)当v一定时,a n∝1π(3)当ω一定时,a n∝r.3.向心加速度与半径的关系:典例示范题型一对向心加速度公式的理解【例2】(多选)如图所示为甲、乙两球在不同轨道上做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图像,由图像可知( )A.甲球运动时,线速度大小保持不变B.甲球运动时,角速度大小保持不变C.乙球运动时,线速度大小保持不变D.乙球运动时,角速度大小保持不变题型二向心加速度公式的应用【例3】飞机在做俯冲拉起运动时,可以看成是做圆周运动,如图所示,若在最低点附近做半径为R=240 m的圆周运动,飞行员的质量m=60 kg,飞机经过最低点P时的速度为v=360 km/h,试计算:(1)此时飞机的向心加速度a的大小;(2)此时飞行员对座椅的压力F N是多大.(g取10 m/s2)题型三传动装置中向心加速度的分析【例4】如图所示,两轮用皮带传动,皮带不打滑.图中有A、B、C三点,这三点所在处半径关系为r A>r B=r C,则这三点的向心加速度a A、a B、a C之间的关系是( )A.a A=a B=a C B.a C>a A>a BC.a C<a A<a B D.a C=a B>a A思维方法:分析此类问题要“看”“找”“选”练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点和轮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∶8练4 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∶21.下列关于向心加速度的说法中正确的是( )A.向心加速度越大,物体速率变化越快B.向心加速度的大小与轨道半径成反比C.向心加速度的方向始终与线速度的方向垂直D.在匀速圆周运动中向心加速度是恒量2.转篮球是一项需要技巧的活动,如图所示,让篮球在指尖上匀速转动,指尖刚好静止在篮球球心的正下方.下列判断正确的是( )A.篮球上的各点做圆周运动的圆心均在指尖与篮球的接触处B.篮球上各点的向心力是由手指提供的C.篮球上各点做圆周运动的角速度相等D.篮球上各点离转轴越近,做圆周运动的向心加速度越大3.如图所示,一个凹形桥模拟器固定在水平地面上,其凹形轨道是半径为0.4 m的半圆,且在半圆最低点装有一个压力传感器(图中未画出).一质量为0.4 kg的玩具小车经过凹形轨道最低点时,传感器的示数为8 N,则此时小车的(g取10 m/s2)( )A.速度大小为1 m/sB.速度大小为4 m/sC.向心加速度大小为10 m/s2D.向心加速度大小为20 m/s24.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,两转盘边缘接触,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5.如图所示,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.当自行车正常骑行时,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( )A.1∶1∶8B.4∶1∶4C.4∶1∶32D.1∶2∶43.向心加速度预习填空二、2.π2πw2r知识点精讲知识点一提示:(1)小球与运动员都具有加速度.(2)做匀速圆周运动的物体加速度方向与合力方向相同,依据是牛顿第二定律.【例1】【解析】圆周运动有两种情形:一是匀速圆周运动,二是非匀速圆周运动.在匀速圆周运动中,加速度的方向指向圆心,叫向心加速度,其大小不变,方向时刻改变;非匀速圆周运动中加速度可以分解为向心加速度和切向加速度,向心加速度改变线速度的方向,切向加速度改变线速度的大小.故选项C正确.【答案】 C练 1 解析:当秋千荡到最高点时,小孩的速度为零,沿半径方向的向心加速度为零,加速度方向沿圆弧的切线方向,即图中的b方向,B正确.答案:B练2 解析:做匀速圆周运动的物体,速度的大小不变,但方向时刻在变,所以必有加速度,且向心加速度大小不变,方向时刻指向圆心,向心加速度不恒定,因此匀速圆周运动不是匀变速运动,故A、C错误,B、D正确.答案:BD知识点二【例2】 【解析】 A 对,B 错:由a =π2π知,v 不变时,a 与R 成反比,图像为双曲线的一支.C 错,D 对:由a =ω2R 知,ω不变时,a 与R 成正比,图像为过原点的倾斜直线.【答案】 AD【例3】 【解析】 (1)v =360 km/h =100 m/s 则a =π2π=1002240 m/s 2=1253 m/s 2.(2)对飞行员进行受力分析,则飞行员在最低点受重力和座椅的支持力,向心力由二力的合力提供.所以F N -mg =ma 得F N =mg +ma代入数据得F N =3 100 N根据牛顿第三定律可知,飞行员对座椅的压力大小也为3 100 N . 【答案】 (1)1253m/s 2(2)3 100 N【例4】 【解析】 A 、B 两点通过同一条皮带传动,线速度大小相等,即v A =v B ,由于r A >r B ,根据a =v 2r 可知a A <a B ;A 、C 两点绕同一转轴转动,有ωA =ωC ,由于r A >r C ,根据a=ω2r 可知a C <a A ,所以a C <a A <a B ,故选项C 正确,A 、B 、D 错误.【答案】 C练3 解析:A 错:由题意知v a =v 3,v 2=v c ,又轮2与轮3同轴传动,角速度相同,v 2=2v 3,所以v a ∶v c =1∶2.B 错:角速度之比为ππππ=ππππ∶ππππ=14.C 错,D 对:设轮4的半径为r ,则a a =ππ2ππ=(0.5v c )22r=ππ28π=18a c ,即a a ∶a c =1∶8.答案:D练4 解析:由圆周运动公式有,通过的路程s =Rθ=vt ,转过的角度θ=ωt ,已知在相同的时间内,通过的路程之比是4∶3,转过的角度之比是3∶2,则A 、B 的线速度大小之比是4∶3,角速度大小之比是3∶2,则选项A 正确,B 错误;由R =s θ,得半径之比为ππππ=ππππ·ππππ=43×23=8∶9,由向心加速度a =ω2R ,得向心加速度大小之比为ππππ=ωA2ωB2·R A R B =3222×89=2∶1,选项C 、D 错误.答案:A随堂练习1.解析:A错:在匀速圆周运动中,速率不变.B错:向心加速度的大小可用a n=π2π或a n=ω2r表示,当v一定时,a n与r成反比;当ω一定时,a n与r成正比.可见a n与r的比例关系是有条件的.C对:向心加速度的方向始终与线速度的方向垂直.D错:在匀速圆周运动中,向心加速度的大小恒定,但方向始终指向圆心,即其方向时刻变化,所以向心加速度不是恒量.答案:C2.解析:A错:篮球上的各点做圆周运动的圆心在篮球的轴线上,类似于地球的自转轴.B错:手指并没有与篮球上别的点接触,不可能提供所有点的向心力.C对:篮球上各点做圆周运动的周期相等,角速度相等.D错:篮球上各点离转轴越近,由a=rω2可知,做圆周运动的向心加速度越小.答案:C3.解析:当小车经过最低点时,受到的支持力与重力的合力提供向心力,则F N-mg=mπ2π,代入数据得v=2 m/s,向心加速度a n=π2π=10 m/s2.答案:C4.解析:先根据a n=ω2r分析同一转盘上两物体的向心加速度关系,再根据a n=π2π分析不同转盘上两物体的向心加速度关系.所以选项C正确.答案:C5.解析:A、B的线速度大小相等,R A∶R B=1∶4,根据a=π2π知,a A∶a B=4∶1.A、C 的角速度大小相等,R A∶R C=1∶8,根据a=ω2r知,a A∶a C=1∶8,所以a A∶a B∶a C=4∶1∶32.答案:C。
随堂小练〔7〕向心加速度1、关于做匀速圆周运动的物体的向心加速度,如下说法正确的答案是( ) 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2、如下列图是小姚同学在草地上翻跟头的瞬间。
在翻转过程中,其身体以手掌为中心转动,如此()A.身体上A 点转动的过程中线速度不变B.身体上A B 、两点线速度大小相等C.身体上A B 、两点角速度大小相等D.身体上A B 、两点向心加速度一样大3、A 、B 两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动(如图),在一样时间内,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,如此它们( )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1:24、一质点做半径为r 的匀速圆周运动,它的向心加速度、角速度、线速度、周期分别为,,,a v T ω如下关系式正确的有〔 〕 A.a r ω=v a = C.a v ω= D.2πrT a=5、共享单车是一种新型、便捷的公共交通方式。
如图是某共享单车采用的无链传动系统,杜绝了传统自行车“掉链子〞问题。
利用圆锥齿轮90°轴交,将动力传至后轴,驱动后轮转动。
在圆锥齿轮90°轴交的示意图中,A 是圆锥齿轮转轴上的点,B 、C 分别是圆锥齿轮边缘上的点,A 、B 、C 三点到各自圆锥齿轮中心轴的距离分别记为A B r r 、和C r (A B C r r r ≠≠)。
如下说法正确的答案是〔 〕A.B 与C 点的角速度关系B C ωω=B.C 与A 点的线速度关系BC A Ar v v r =C.B 与A 点的角速度关系AB A Br r ωω=D.A 与C 点的向心加速度关系A A C B r a a r =6、A B 、两个质点分别做匀速圆周运动,在相等时间内通过的弧长之比:4:3A B s s =,转过的圆心角之比:3:2A B θθ=.如此如下说法中正确的答案是( ) A.它们的线速度之比:4:3A B v v = B.它们的角速度之比:2:3A B ωω= C.它们的周期之比:3:2A B T T = D.它们的向心加速度之比:3:2A B a a =7、如下列图,在风力发电机的叶片上有A 、B 、C 三点,其中A 、C 在叶片的端点,B 在叶片的中点。
向心加速度的选择题练习 一.计算题1.一部机器与电动机通过皮带连接,机器皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的3倍(图),皮带与两轮之间不发生滑动。
已知机器皮带轮边缘上一点的向心加速度为0.102m/s 。
(1)电动机皮带轮与机器皮带轮的转速之比12:n n 是多少?(2)机器皮带轮上A 点到转轴的距离为轮半径的一半,A 点的向心加速度是多少?(3)电动机皮带轮边缘上某点的向心加速度是多少?2.如图所示,已知绳长为L =20cm ,水平杆长为L ′=0.1m ,小球质量m =0.3kg ,整个装置可绕竖直轴转动。
g 取10m/s 2,要使绳子与竖直方向成45°角,求:(结果均保留三位有效数字)(1)小球的向心加速度大小;(2)该装置转动的角速度;(3)此时绳子的张力大小。
3.儿童乐园中,一个质量为10kg的小孩骑在木马上随木马一起在水平面内匀速转动。
已知转轴距木马4m远,每12.56s转1圈,把小孩的转动看作匀速圆周运动,求(π=3.14):(1)小孩转动的角速度;(2)小孩转动的线速度;(3)小孩转动的向心加速度。
4.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R b:R c=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。
5.如图所示,一半径为2mT=,环上有M、N两点,与转轴的R=的圆环,以直径AB为轴匀速转动,转动周期2s夹角分别为60°和30°,求:(1)M点的线速度;(2)N点的向心加速度。
6.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。
5.5向心力向心加速度(习题课)
一、教学目标
1.进一步掌握向心力、向心加速度的有关知识,理解向心力、向心加速度的概念。
2.熟练应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题
二、重点难点
1.重点:理解向心力、向心加速度的概念并会运用它们解决实际问题。
2.难点:应用向心力、向心加速度的有关公式分析和计算有关问题。
三、教学方法
讲练结合
四、教具
投影仪、投影片、多媒体
五、教学过程
(一)引入
上节课我们学习了向心力、向心加速度的知识,要掌握它们的含义及求解公式,弄清它们间的联系,为后面的学习做好准备。
下面我们通过习题课加深对上节课知识的理解和应用。
(二)复习提问
1.什么是向心力、向心加速度?
答:(1)做匀速圆周运动的物体受到的始终指向圆心的合力,叫做向心力。
向心力是根据力的作用效果命名的,不是一种新的性质的力。
向心力的作用效果:只改变运动物体的速度方向,不改变速度大小。
(2)做匀速圆周运动物体的沿半径指向圆心的加速度,叫做向心加速度。
2.向心力和向心加速度的大小怎样计算?
(1)向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度ω都有关系。
2
ω
mr
F=
根据线速度和角速度的关系v=rω可得,向心力大小跟线速度的关系为
r
v m F 2
=
(2)根据向心力公式,结合牛顿运动定律F =ma ,推导得到 2
ωr a =
或 22
24T
r r v a π== 3.填写下列提纲:
(1)向心力
①做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向 ,所以叫 .
②向心力公式:222
)2(T
mr r v m mr F π
ω=== ③向心力总是指向圆心,而线速度沿圆周的切线方向,故向心力始终与线速度垂直,所以向心力的作用效果只是改变物体线速度的 而不改变线速度的 .
(2)向心加速度
①向心力产生的加速度也总是指向 ,叫 . ②公式:a=rω2= =2
)2(T
r π (三)例题精讲
【例题1】A 、B 两质点均做匀速圆周运动,m A ∶m B =R A ∶R B =1∶2,当A 转60转时,B 正好转45转,则两质点所受向心力之比为多少?
(学生解答本题,教师巡回指导) 师生共同分析:
解:设在时间t 内,n A =60转,n B =45转质点所受的向心力F =m ω2R =m (t
n π2)2
·R t 相同,F ∝mn 2R
∴9
421456021222
2
=⨯⨯==B B B A A A B A R n m R n m F F 。
题后总结:解这类题时,关键在于熟练掌握向心力和向心加速度的表达式并能灵活应用。
【例题2】如图1,A 、B 、C 三个物体放在水平旋转的圆盘上,三物与转盘的最大静摩
图 2
擦因数均为μ,A 的质量是2m ,B 和C 的质量均为m ,A 、B 离轴距离为R ,C 离轴2R ,若三物相对盘静止,则
. A .每个物体均受重力、支持力、静摩擦力、向心力四个力作用 B .C 的向心加速度最大 C .B 的摩擦力最小
D .当圆台转速增大时,C 比B 先滑动,A 和B 同时滑动 答案:BCD
【例题3】如图2,线段OA =2AB ,AB 两球质量相等,当它们绕O 点在光滑的水平桌面上以相同的角速度转动时,两线段拉力之比T BA :T OB 为
A .2∶3
B .3∶2
C .5∶3
D .2∶1
答案:A (四)课堂练习
1.关于质点做匀速圆周运动的下列说法中,错误的是
A .由a =
r
v
2
可知,a 与r 成反比 B .由a =ω2r 可知,a 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 成反比
2.如图3所示的两轮以皮带传动,没有打滑,A 、B 、C 三点的位置关系如图,若r 1>r 2,O 1C =r 2, 则三点的向心加速度的关系为
图 3
A .a A =a
B =a C
B .a
C >a A >a B
C .a C <a A <a B
D .a C =a B >a A
3.下列关于向心力的说法中,正确的是 A .物体由于做圆周运动产生了一个向心力
B .做匀速圆周运动的物体,其向心力为其所受的合外力
图4
C .做匀速圆周运动的物体,其向心力不变
D .向心加速度决定向心力的大小
4.有长短不同,材料相同的同样粗细的绳子,各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上 做匀速圆周运动,那么
( )
A .两个小球以相同的线速度运动时,长绳易断
B .两个小球以相同的角速度运动时,长绳易断
C .两个球以相同的周期运动时,短绳易断
D .不论如何,短绳易断
5.一质量为m 的木块,由碗边滑向碗底,碗内表面是半径为r 的球面,由于摩擦力的作用, 木块运动的速率不变,则
( )
A .木块的加速度为零
B .木块所受合外力为零
C .木块所受合外力的大小一定,方向改变
D .木块的加速度大小不变
6.关于向心加速度,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 .它描述的是向心力变化的快慢
D .它描述的是转速的快慢
7.如图4所示,原长为L 的轻质弹簧,劲度系数为k , 一端系在圆盘的中心O ,另一端系一质量为m 的金属 球,不计摩擦,当盘和球一起旋转时弹簧伸长量为ΔL , 则盘旋转的向心加速度为_____,角速度为_____。
8.小球做匀速圆周运动,半径为R ,向心加速率为a ,则
A .小球受到的合力是一个恒力
B .小球运动的角速度为
R
a
图5
C .小球在时间t 内通过的位移为r aR ⋅
D .小球的运动周期为2π
a
R 9.汽车在半径为R 的水平弯道上转弯,车轮与地面的摩擦系数为μ,那么汽车行驶的最大 速率为_____。
参考答案:
1.ABCD 2.C 3.B 4.B 5.CD 6.A 7.
)
(
L L m L
k m L k ∆+∆∆ 8.BD 9.gR μ (五)布置作业
课后完成下列题目 1.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 .物体做圆周运动时其向心力垂直于速度方向,不改变线速度的大小
2.如图5所示为质点P 、Q 做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图线.表示质点P 的图线是双曲线,表示质点Q 的图线是过原点的一条直线.由图线可知
A .质点P 的线速度大小不变
B .质点P 的角速度大小不变
C .质点Q 的角速度随半径变化
D .质点Q 的线速度大小不变
3.如图6所示,在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体一起运动,物体所 受向心力是
A .重力
B .弹力
C .静摩擦力
D .滑动摩擦力
4.一个做匀速圆周运动的物体若其半径不变,
角速度增加为原来的2倍时,所需的向心力
比原来增加了60 N,物体原来所需的向心力是N.
5.甲乙两质点绕同一圆心做匀速圆周运动,甲的转动半径是乙的3/4,当甲转60周时,乙转45周,甲乙两质点的向心加速度之比.
6.水平转盘上放一小木块,当转速为60r/min时,木块离轴8 cm,并恰好与转盘间无相对滑动;当转速增加到120 r/min时,木块应放在离轴cm处才能刚好与转盘保持相对静止.
7.图7是用以说明向心力和质量、半径之间关系的仪器,球P和Q可以在光滑杆上无摩擦地滑动,两球之间用一条轻绳连接,mp=2mQ,当整个装置以ω匀速旋转时,两球离转轴的距离保持不变,则此时
A.两球受到的向心力大小相等
B.P球受到的向心力大于Q球受到的向心力
C.rP一定等于rQ/2
D.当ω增大时,P球将向外运动
图7图8
8.质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点及端点,当杆在光滑水平面上绕O点匀速转动时,如图8所示,求杆的OA段及AB段对球的拉力之比.
参考答案:
1.CD 2.A 3.B 4.20 5.4∶3 6.27.AC 8.3∶2。