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圆周运动、向心加速度、向心力

1.判断辨析:(1)匀速圆周运动是一种匀速运动.() (2)做匀速圆周运动的物体,其加速度为零.() (3)做匀速圆周运动的物体,其合力不为零.() (4)做匀速圆周运动的物体,其线速度不变.() (5)做匀速圆周运动的物体,其角速度不变.() (6)做匀速圆周运动的物体,其转速不变.() 2.质点做匀速圆周运动时,下列说法中正确的是()A.因为v=ωr,所以线速度v与轨道半径r成正比B.因为ω=vr,所以角速度ω与轨道半径r成反比C.因为ω=2πn,所以角速度ω与转速n成正比D.因为ω=2πT,所以角速度ω与周期T成反比3.如图所示的传动装置中,B、C两轮固定在一起绕同一转轴转动,A、B两轮用皮带传动,三轮半径关系是rA=rC=2rB.若皮带不打滑,求A、B、C轮边缘的a、b、c三质点的角速度之比和线速度之比.[拓展]如图所示是自行车传动结构的示意图.其中Ⅰ是大齿轮,Ⅱ是小齿轮,Ⅲ是后轮.(1)假设脚踏板每n秒转一圈,则大齿轮Ⅰ的角速度是________rad/s.(2)要知道在这种情况下自行车的行驶速度的大小,除需要测量大齿轮Ⅰ的半径r1、小齿轮Ⅱ的半径r2外,还须测量的物理量是________________.(写出符号及物理意义)(3)自行车的行驶速度大小是________________.(用你假设的物理量及题给条件表示)自主测评:1.关于匀速圆周运动,下列说法正确的是()A.线速度不变B.角速度不变C.加速度为零 D.周期不变2.如图,静止在地球上的A、B两物体都要随地球一起转动,下列说法正确的是()A.它们的运动周期都是相同的B.它们的线速度都是相同的C.它们的线速度大小都是相同的D.它们的角速度是不同的3.关于匀速圆周运动的线速度v、角速度ω和半径r,下列说法正确的是()A.若r一定,则v与ω成正比B.若r一定,则v与ω成反比C.若ω一定,则v与r成反比D.若v一定,则ω与r成正比4.光滑的水平面上固定着一个螺旋形光滑轨道,俯视如图所示.一个小球以一定速度沿轨道切线方向进入轨道,小球从进入轨道直到到达螺旋形中央区的时间内,关于小球运动的角速度和线速度大小变化的说法正确的是() A.增大、减小 B.不变、不变C.增大、不变D.减小、减小5.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,若甲轮的角速度为ω,则丙轮的角速度为()A.ωr1r3 B.ωr3r1 C.ωr3r2 D.ωr1r26.图示为自行车的传动装置示意图,A、B、C分别为大齿轮、小齿轮、后轮边缘上的一点,则在此传动装置中()A.B、C两点的线速度相同B.A、B两点的线速度相同C.A、B两点的角速度与对应的半径成正比D.B、C两点的线速度与对应的半径成正比7.如图所示,两个小球a和b用轻杆连接,并一起在水平面内做匀速圆周运动,下列说法中正确的是()A.a球的线速度比b球的线速度小B.a球的角速度比b球的角速度小C.a球的周期比b球的周期小D.a球的转速比b球的转速大8.如图所示,A、B是两个靠摩擦传动且接触面没有相对滑动的靠背轮,A是主动轮,B是从动轮,它们的半径RA=2RB,a和b两点在轮的边缘,c和d分别在各轮半径的中点,下列判断正确的是()A.va=2vb B.ωb=2ωaC.vc=va D.ωb=ωc9.甲、乙两个做匀速圆周运动的质点,它们的角速度之比为3∶1,线速度之比为2∶3,那么下列说法中正确的是()A.它们的半径之比为2∶9 B.它们的半径之比为1∶2C.它们的周期之比为2∶3 D.它们的周期之比为1∶310.如图所示为一皮带传动装置,A、C在同一大轮上,B在小轮边缘上,在转动过程中皮带不打滑,已知R=2r,RC=12R,则()A.角速度ωC=ωB B.线速度vC=vBC.线速度vC=12vB D.角速度ωC=2ωB11.如图所示是一个玩具陀螺,a、b和c是陀螺上的三个点.当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,下列表述正确的是()A.a、b和c三点的线速度大小相等B.a、b和c三点的角速度相等C.a、b的角速度比c的大D.c的线速度比a、b的大12.地球半径R=6 400 km,站在赤道上的人和站在北纬60°上的人随地球转动的角速度分别是多大?他们的线速度分别是多大?1.判断辨析:(1)匀速圆周运动的加速度的方向始终不变.()(2)匀速圆周运动是匀变速曲线运动.()(3)匀速圆周运动的加速度的大小不变.() (4)根据a=v2r知加速度a与半径r成反比.() (5)根据a=ω2r知加速度a与半径r成正比.()2.关于向心加速度的说法正确的是()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方向垂直D.在匀速圆周运动中向心加速度是恒量3.关于匀速圆周运动的说法,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,但方向时刻都在改变,所以必有加速度C.做匀速圆周运动的物体,加速度的大小保持不变,所以是匀变速(曲线)运动D.做匀速圆周运动的物体,加速度大小虽然不变,但加速度的方向始终指向圆心,加速度的方向时刻都在改变,所以匀速圆周运动既不是匀速运动,也不是匀变速运动4.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,大轮的半径是小轮的2倍,大轮上的一点S与转动轴的距离是半径的13,当大轮边上P点的向心加速度是12 m/s2时,大轮上的S点和小轮边缘上的Q点的向心加速度分别为多大?5.小金属球质量为m,用长为L的轻绳固定于O点,在O点正下方L/2处钉有一颗钉子P,把悬线沿水平方向拉直,无初速释放后,当悬线碰到钉子的瞬间,角速度、线速度、向心加速度如何变化?自主测评:1.关于向心加速度的物理意义,下列说法中正确的是()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.匀速圆周运动的向心加速度是恒定不变的2.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3.一物体以4 m/s的线速度做匀速圆周运动,转动周期为2 s,则物体在运动过程中的任一时刻,速度变化率的大小为()A.2 m/s2B.4 m/s2C.0D.4π m/s24.如图所示,为A、B两质点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物体运动的线速度大小不变5.甲、乙两个物体都做匀速圆周运动,转动半径之比为3∶4,在相同的时间里甲转过60圈,乙转过45圈,则它们的向心加速度之比为()A.3∶4 B.4∶3 C.4∶9 D.9∶46.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7.关于北京和广州随地球自转的向心加速度,下列说法中正确的是()A.它们的方向都是沿半径指向地心B.它们的方向都在平行于赤道的平面内指向地轴C.北京的向心加速度比广州的向心加速度大D.北京的向心加速度比广州的向心加速度小8.一小球被细绳拴着,在水平面内做半径为R的匀速圆周运动,向心加速度为a n,那么()A.角速度ω=anR B.时间t内通过的路程为s=t anRC.周期T=Ran D.时间t内可能发生的最大位移为2R9.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rA>rB=rC,则这三点的向心加速度aA、aB、aC的关系是()A.aA=aB=aC B.aC>aA>aBC.aC<aA<aB D.aC=aB>aA10.如图所示,摩擦轮A和B固定在一起通过中介轮C进行传动,A为主动轮,A的半径为20 cm,B的半径为10 cm,A、B两轮边缘上的向心加速度之比为() A.1∶1 B.1∶2C.2∶1 D.2∶311.如图所示,一圆环以直径AB 为轴做匀速转动,P 、Q 、R说法正确的是( )A .向心加速度的大小aP =aQ =aRB 任意时刻P 、Q 、RC .线速度vP>vQ>vRD .任意时刻P 、Q 、R 三点的线速度方向均不同 12.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13.在绕竖直轴匀速转动的圆环上有A 、B 两点,如图所示,过A 、B 的半径与竖直轴的夹角分别为30°、60°,则A 、B 两点的线速度之比为________;向心加速度之比为________. 1.判断辨析:(1)匀速圆周运动的向心力是恒力.( ) (2)匀速圆周运动的合力就是向心力.( ) (3)任何圆周运动的合力都是向心力.( )(4)向心力和重力、弹力一样,是性质力.( ) (5)向心力可以由重力或弹力等来充当,是效果力.( )2.汽车甲和汽车乙质量相等,以相等的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3.如图所示,在匀速转动的洗衣机圆桶内壁上有一衣物一起随桶转动且与桶壁保持相对静止.则衣物所受的向心力是( )A .重力B .静摩擦力C .桶壁的支持力D .滑动摩擦力 4.一圆台可绕通过圆台中心O 且垂直于台面的竖直轴转动.在圆台上放置一小木块A , 它随圆台一起做匀速圆周运动,如图所示,则关于木块A 的受力,下列说法中正确的是( )A .木块A 受重力、支持力和向心力作用B .木块A 受重力、支持力和静摩擦力作用,静摩擦力的方向与木块运动方向相反C .木块A 受重力、支持力和静摩擦力作用,静摩擦力的方向与木块运动方向相同D .木块A 受重力、支持力和静摩擦力作用,静摩擦力的方向指向圆心5.如图所示,一小球用轻绳悬挂于O 点,将其拉离竖直位置一个角度后释放, 则小球以O 点为圆心做圆周运动,运动中小球所需的向心力是( )A .绳的拉力B .重力和绳的拉力的合力C .重力和绳的拉力的合力沿绳方向的分力D .绳的拉力和重力沿绳方向的分力的合力6. 如图所示,质量为m 的物体,沿半径为r 的圆轨道自A 点滑下,A 与圆心O 等高,滑至B 点(B 点在O 点正下方)时的速度为v ,已知物体与轨道间的动摩擦因数为μ,求物体在B 点所受的摩擦力.7.如图所示,在光滑杆上穿着两个小球m1、m2,且m1=2m2,用细线把两球连起来,当盘架匀速转动时,两小球刚好能与杆保持无相对滑动,此时两小球到转轴的距离r1与r2之比为( )A .1∶1B .1∶2 C .2∶1 D .1∶28.长为L 的细线,拴一质量为m 的小球,一端固定于O 点.让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运动通常称为圆锥摆运动),如图所示.当摆线L 与竖直方向的夹角是α时,求:(1)线的拉力F 的大小及小球的向心力F 向的大小; (2)小球运动的线速度的大小; (3)小球运动的角速度大小及周期.9.质量相等的小球A 、B 分别固定在轻杆的中点及端点,当杆在光滑的水平面上绕O 点匀速转动时,如图所示,求杆的OA 段及AB 段对球的拉力之比.[拓展]如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有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.则下列说法正确的是()A.球A的线速度必定大于球B的线速度B.球A的角速度必定小于球B的角速度C.球A的运动周期必定小于球B的运动周期D.球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力自主测评:1.对于做匀速圆周运动的物体,以下说法正确的是()A.速度不变B.受到平衡力作用C.除受到重力、弹力、摩擦力等之外,还受到向心力的作用D.所受合力大小不变,方向始终与线速度垂直并指向圆心2.关于向心力的说法中正确的是()A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B.向心力不改变圆周运动中物体速度的大小C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合力D.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的3.绳子的一端拴一个重物,用手握住另一端,使重物在光滑的水平面内做匀速圆周运动,下列判断正确的是()A.半径相同时,角速度越小绳越易断B.周期相同时,半径越大绳越易断C.线速度相等时,半径越大绳越易断D.角速度相等时,线速度越小绳越易断4.用细绳拴着小球做圆锥摆运动,如图所示,下列说法正确的是()A.小球受到重力、绳子的拉力和向心力的作用B.小球做圆周运动的向心力是重力和绳子的拉力的合力C.向心力的大小可以表示为Fn=mrω2,也可以表示为Fn=mgtan θD.以上说法都正确5.一只小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆弧形的道路匀速率行驶,如图所示为雪橇所受的牵引力F及摩擦力Ff的示意图,其中正确的是()6.质量为m的飞机,以速度v在水平面内做半径为R的匀速圆周运动,空气对飞机作用力的大小等于()A.m g2+v2R2B.mv2R C.mv2R2-g2 D.mg7.甲、乙两名溜冰运动员,M甲=80 kg,M乙=40 kg,面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演,如图所示.两人相距0.9 m,弹簧秤的示数为9.2 N,下列判断中正确的是()A.两人的线速度相同,约为40 m/s B.两人的角速度相同,为6 rad/sC.两人的运动半径相同,都是0.45 mD.两人的运动半径不同,甲为0.3 m,乙为0.6 m8.两个质量相同的小球,在同一水平面内做匀速圆周运动,悬点相同,如图所示,B的大,则()A.A所需的向心力比B的大B.B所需的向心力比A的大C.A的角速度比B的大D.B的角速度比A的大9.质量为m的小球用长为L的悬线固定在O点,在O点正下方L2处有一光滑圆钉C,如图所示.今把小球拉到与O点在同一水平面(悬线始终张紧)后无初速度释放,当小球第一次通过最低点时下列说法正确的是()A.小球的线速度突然增大B.小球的角速度突然增大C.小球的向心加速度突然增大D.悬线对小球的拉力突然增大10.如图所示,将完全相同的两小球A、B用长L=0.8 m的细绳悬于以v=4 m/s向右匀速运动的小车顶部,两球分别与小车前后壁接触.由于某种原因,小车突然停止运动,此时悬线的拉力之比FB∶FA为(取g=10 m/s2)()A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶411.我们经常把游乐场的悬空旋转椅抽象为如图所示的模型:一质量m=40 kg的球通过长L=12.5 m的轻绳悬于竖直面内的直角杆上,水平杆长L′=7.5 m,整个装置绕竖直杆转动,绳子与竖直方向成θ角.当θ=37°时,(取g=9.8 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:(1)绳子的拉力大小;(2)该装置转动的角速度.。

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