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第五章 第五节
基础夯实
一、选择题(1~3题为单选题,4、5题为多选题)
1.(高密一中2014~2015学年高一下学检测)关于向心加速度,下列说法正确的是( )
A.由an=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,因此为变量,所以A错;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,B正确;向心加速度不改变速率,C错;只有匀速圆周运动加速度才时刻指向圆心,D错。
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
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。
3.(石家庄二中2015~2016学年高一检测)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( )
A. B.
C. D.
答案:A
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解析:甲、丙边缘的线速度大小相等,根据a=知a丙=,故选A。
4.某同学放飞了一只纸飞机,恰好在空中盘旋,若近似认为纸飞机以速率v在水平面内做半径为r的匀速圆周运动,则关于纸飞机的向心加速度的说法正确的是( )
A.大小为 B.大小为g-
C.方向在水平面内 D.方向在竖直面内
答案:AC
解析:向心加速度的大小an=,方向在水平面内。
5.(温州市十校联合体高一下学期期中联考)自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样,它们的边缘上有三个点A、B、C。向心加速度随半径变化图象如图所示,可以知道( )
A.A、B两点加速度关系满足甲图线
B.A、B两点加速度关系满足乙图线
C.B、C两点加速度关系满足甲图线
D.B、C两点加速度关系满足乙图线
答案:AD
解析:A、B两点线速度相等,根据an=可知选项A正确,B错误;B、C两点角速度相等,根据an=ω2r可知选项C错误,D正确。
二、非选择题
6.(上海交大附中高一检测)如图所示是上海锦江乐园中的“摩天轮”,它高108m,直径为98m,每次可乘坐378人,每转一圈25min。摩天轮转动时,某一轿厢内坐有一位游客,则该游客随轮一起匀速转动的周期为________________s,向心加速度大小为________________m/s2。
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答案:1500s 8.6×10-4
解析:T=25×60s=1500s,a==8.6×10-4m/s2
7.一圆柱形小物块放在水平转盘上,并随着转盘一起绕O点匀速转动。通过频闪照相技术对其进行研究,从转盘的正上方拍照,得到的频闪照片如图所示,已知频闪仪的闪光频率为30Hz,转动半径为2m,该转盘转动的角速度和物块的向心加速度是多少?
答案:10π rad/s 200π2 m/s2
解析:闪光频率为30Hz,就是说每隔s闪光一次,由频闪照片可知,转一周要用6个时间间隔,即s,所以转盘转动的角速度为ω==10π rad/s
物块的向心加速度为a=ω2r=200π2 m/s2
能力提升
一、选择题(1、2题为单选题,3、4题为多选题)
1.如图为我国发射的绕月探测卫星“嫦娥二号”,它在距月球表面200km高的极月圆形轨道上以127min的周期运行,在绕月运行的过程中“嫦娥二号”卫星的向心加速度为(月球的半径为1738km)( )
A.1.24m/s2 B.2.23m/s2
C.3.8m/s2 D.4.2m/s2
答案:A
解析:“嫦娥二号”卫星的向心加速度a=rω2=r()2=(1738+200)×103×()2m/s2=1.24m/s2。
2.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( )
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A.线速度之比为1∶4 B.角速度之比为4∶1
C.向心加速度之比为8∶1 D.向心加速度之比为1∶8
答案:D
解析:由题意知2va=2v3=v2=vc,其中v2、v3为轮2和轮3边缘的线速度,所以va∶vc=1∶2,A错。
设轮4的半径为r,则aa====ac,
即aa∶ac=1∶8,C错,D对。
==,B错。
3.如图所示,一小物块以大小为a=4m/s2的向心加速度做匀速圆周运动,半径R=1m,则下列说法正确的是( )
A.小球运动的角速度为2rad/s
B.小球做圆周运动的周期为πs
C.小球在t=s内通过的位移大小为m
D.小球在πs内通过的路程为零
答案:AB
解析:由a=ω2r可求得ω=2rad/s,由a=r可求得T=πs,则小球在s内转过90°通过的位移为R,πs内转过一周,路程为2πR。
4.(青岛2013~2014学年高一下学期五校联考)如图所示,一个球绕中心轴线OO′以角速度ω做匀速圆周运动,则( )
A.a、b两点线速度相同
B.a、b两点角速度相同
C.若θ=30°,则a、b两点的线速度之比va∶vb=∶2
D.若θ=30°,则a、b两点的向心加速度之比ana∶anb=∶2
答案:BCD
解析:由于a、b两点在同一球体上,因此a、b两点的角速度相同,选项B正确;而据v=ωr可知va