【步步高 學(xué)案導(dǎo)學(xué)設(shè)計(jì)】高中物理 第五章 第5節(jié) 向心加速度課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2.doc

第五節(jié)向心加速度1圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向不斷改變，一定是_運(yùn)動(dòng)，必定有_任何做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度的方向都指向_，這個(gè)加速度叫向心加速度2向心加速度是描述物體_改變_的物理量，其計(jì)算公式為an_.3關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)及向心加速度，下列說(shuō)法中正確的是()a勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng)b勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速曲線運(yùn)動(dòng)c向心加速度描述線速度大小變化的快慢d勻速圓周運(yùn)動(dòng)是加速度方向不斷改變的變速運(yùn)動(dòng)4關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心加速度的方向，下列說(shuō)法中正確的是()a與線速度方向始終相同b與線速度方向始終相反c始終指向圓心d始終保持不變5關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心加速度，下列說(shuō)法正確的是()a向心加速度的大小和方向都不變b向心加速度的大小和方向都不斷變化c向心加速度的大小不變，方向不斷變化d向心加速度的大小不斷變化，方向不變6關(guān)于質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的下列說(shuō)法中正確的是()a由a可知，a與r成反比b由a2r可知，a與r成正比c當(dāng)v一定時(shí)，a與r成反比d由2n可知，角速度與轉(zhuǎn)速n成正比7高速列車已經(jīng)成為世界上重要的交通工具之一，某高速列車時(shí)速可達(dá)360 km/h.當(dāng)該列車以恒定的速率在半徑為2 000 m的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，則()a乘客做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度為5 m/s2b乘客做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度為0.5 m/s2c列車進(jìn)入彎道時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)d乘客隨列車運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度不變【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一對(duì)向心加速度的理解1關(guān)于向心加速度的物理意義，下列說(shuō)法正確的是()a它描述的是線速度大小變化的快慢b它描述的是線速度方向變化的快慢c它描述的是物體運(yùn)動(dòng)的路程變化的快慢d它描述的是角速度變化的快慢2下列關(guān)于向心加速度的說(shuō)法中，正確的是()a向心加速度的方向始終與速度的方向垂直b向心加速度的方向始終保持不變c在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，向心加速度是恒定的d在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，向心加速度的大小不斷變化知識(shí)點(diǎn)二對(duì)向心加速度公式的理解3關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度，下列說(shuō)法中正確的是()a由于a，所以線速度大的物體向心加速度大b由于a，所以旋轉(zhuǎn)半徑大的物體向心加速度小c由于ar2，所以角速度大的物體向心加速度大d以上結(jié)論都不正確4.圖1如圖1所示為質(zhì)點(diǎn)p、q做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度隨半徑變化的圖線，表示質(zhì)點(diǎn)p的圖線是雙曲線，表示質(zhì)點(diǎn)q的圖線是過(guò)原點(diǎn)的一條直線，由圖線可知()a質(zhì)點(diǎn)p的線速度大小不變b質(zhì)點(diǎn)p的角速度大小不變c質(zhì)點(diǎn)q的角速度隨半徑變化d質(zhì)點(diǎn)q的線速度大小不變知識(shí)點(diǎn)三對(duì)速度變化量的理解5某物體以10 m/s的速率沿周長(zhǎng)為40 m的圓做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求：(1)物體運(yùn)動(dòng)2 s內(nèi)的位移和速度變化大小(2)物體運(yùn)動(dòng)4 s內(nèi)的位移和速度變化大小(3)物體的向心加速度大小【方法技巧練】一、傳動(dòng)裝置中的向心加速度6.圖2如圖2所示，o、o1為兩個(gè)皮帶輪，o輪的半徑為r，o1輪的半徑為r，且rr，m點(diǎn)為o輪邊緣上的一點(diǎn)，n點(diǎn)為o1輪上的任意一點(diǎn)當(dāng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中不打滑)，則()am點(diǎn)的向心加速度一定大于n點(diǎn)的向心加速度bm點(diǎn)的向心加速度一定等于n點(diǎn)的向心加速度cm點(diǎn)的向心加速度可能小于n點(diǎn)的向心加速度dm點(diǎn)的向心加速度可能等于n點(diǎn)的向心加速度7.圖3如圖3所示，o1為皮帶傳動(dòng)的主動(dòng)輪的軸心，輪半徑為r1，o2為從動(dòng)輪的軸心，輪半徑為r2，r3為固定在從動(dòng)輪上的小輪的半徑已知r22r1，r31.5r1.a、b、c分別是3個(gè)輪邊緣上的點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)a、b、c的向心加速度之比是(假設(shè)皮帶不打滑)()a123 b243c843 d362二、向心加速度與其他運(yùn)動(dòng)規(guī)律的結(jié)論8如圖4所示，圖4定滑輪的半徑r2 cm，繞在滑輪上的細(xì)線懸掛著一個(gè)重物，由靜止開(kāi)始釋放，測(cè)得重物以加速度a2 m/s2勻加速運(yùn)動(dòng)，在重物由靜止下落1 m的瞬間，滑輪邊緣上的點(diǎn)的角速度_ rad/s，向心加速度an_ m/s2.9.圖5一個(gè)圓盤在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度是4 rad/s，盤面上距盤中心0.01 m的位置有一個(gè)質(zhì)量為0.1 kg的小物體能夠隨盤一起轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5所示求物體轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度的大小和方向1下列說(shuō)法中正確的是()a勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小保持不變，所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體沒(méi)有加速度b做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，雖然速度大小不變，但方向時(shí)刻都在改變，所以必有加速度c做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，加速度的大小保持不變，所以是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)d勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度大小雖然不變，但方向始終指向圓心，加速度的方向發(fā)生了變化，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)既不是勻速運(yùn)動(dòng)，也不是勻變速運(yùn)動(dòng)2物體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，它的向心加速度、角速度、線速度和周期分別為a、v和t.下列關(guān)系式不正確的是()a bvcav dt23關(guān)于地球上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度的大小，下列說(shuō)法中正確的是()a在赤道上向心加速度最大b在兩極向心加速度最大c在地球上各處，向心加速度一樣大d隨著緯度的升高，向心加速度的值逐漸減小4一物體以4 m/s的線速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為2 s，則物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的任一時(shí)刻，速度變化率的大小為()a2 m/s2 b4 m/s2 c0 d4 m/s25下列各種運(yùn)動(dòng)中，不屬于勻變速運(yùn)動(dòng)的是()a斜拋運(yùn)動(dòng) b勻速圓周運(yùn)動(dòng)c平拋運(yùn)動(dòng) d豎直上拋運(yùn)動(dòng)6.圖6如圖6所示為兩級(jí)皮帶傳動(dòng)裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)皮帶均不打滑，中間兩個(gè)輪子是固定在一起的，輪1的半徑和輪2的半徑相同，輪3的半徑和輪4的半徑相同，且為輪1和輪2半徑的一半，則輪1邊緣的a點(diǎn)和輪4邊緣的c點(diǎn)相比()a線速度之比為14 b角速度之比為41c向心加速度之比為81 d向心加速度之比為187如圖7所示為一皮帶傳動(dòng)裝置，右輪的半徑為r，a是它邊緣上的一點(diǎn)左側(cè)是一套輪軸，大輪的半徑為4r，小輪的半徑為2r.b點(diǎn)在小輪上，到小輪中心的距離為r.已知c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上若在傳動(dòng)過(guò)程中皮帶不打滑，則以下判斷正確的是()圖7aa點(diǎn)與b點(diǎn)的向心加速度大小相等ba點(diǎn)與b點(diǎn)的角速度大小相等ca點(diǎn)與c點(diǎn)的線速度大小相等da點(diǎn)與d點(diǎn)的向心加速度大小相等8一小球被細(xì)繩拴著，在水平面內(nèi)做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度為a，那么()a小球運(yùn)動(dòng)的角速度b小球在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)的路程為stc小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期td小球在時(shí)間t內(nèi)可能發(fā)生的最大位移為2r題號(hào)12345678答案9.如圖8所示圖8a、b、c分別是地球表面上北緯30、南緯60和赤道上的點(diǎn)若已知地球半徑為r，自轉(zhuǎn)的角速度為0，求：(1)a、b兩點(diǎn)的線速度大小(2)a、b、c三點(diǎn)的向心加速度大小之比10.如圖9所示，圖9甲、乙兩物體自同一水平線上同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，甲沿順時(shí)針?lè)较蜃鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)，圓半徑為r；乙做自由落體運(yùn)動(dòng)，當(dāng)乙下落至a點(diǎn)時(shí)，甲恰好第一次運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)b，求甲物體勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度11飛行員、宇航員圖10的選拔是非常嚴(yán)格的，他們必須通過(guò)嚴(yán)格的訓(xùn)練才能適應(yīng)飛行要求飛行員從俯沖狀態(tài)往上拉時(shí)，會(huì)發(fā)生黑視第一是因血壓降低，導(dǎo)致視網(wǎng)膜缺血；第二是因?yàn)槟X缺血為了使飛行員適應(yīng)這種情況，要在如圖10所示的儀器中對(duì)飛行員進(jìn)行訓(xùn)練飛行員坐在一個(gè)在豎直平面內(nèi)做半徑為r20 m的勻速圓周運(yùn)動(dòng)的艙內(nèi)，要使飛行員受到的加速度an6g，則轉(zhuǎn)速需為多少？(g取10 m/s2)第5節(jié)向心加速度課前預(yù)習(xí)練1變速加速度圓心2速度方向快慢2r3d勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻改變，是一種變速曲線運(yùn)動(dòng)，a、b錯(cuò)；勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度大小不變，方向時(shí)刻在改變，且加速度的大小描述了做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體線速度方向變化的快慢，故c錯(cuò)，d對(duì)4c5.c6.cd7a乘客隨列車以360 km/h的速率沿半徑為2 000 m的圓周運(yùn)動(dòng)，向心加速度a m/s25 m/s2，a對(duì)，b錯(cuò)；乘客隨列車運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小不變，方向時(shí)刻變化，c、d錯(cuò)課堂探究練1b向心加速度描述了線速度方向變化的快慢，故選b.點(diǎn)評(píng)由于向心加速度始終與速度垂直，故向心加速度只改變速度的方向，不改變速度的大小，故向心加速度的大小表示線速度方向改變的快慢2a向心加速度方向始終指向圓心，與速度方向垂直，方向時(shí)刻在變化，故選項(xiàng)a正確，b錯(cuò)誤；在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中向心加速度的大小不變，方向時(shí)刻變化，故選項(xiàng)c、d錯(cuò)誤3d研究三個(gè)物理量之間的關(guān)系時(shí)，要注意在一個(gè)量一定時(shí)，研究另兩個(gè)量的關(guān)系，比如a只有在r一定的前提下，才能說(shuō)速度v越大，加速度a越大4a由圖象知，質(zhì)點(diǎn)p的向心加速度隨半徑r的變化曲線是雙曲線，因此可以判定質(zhì)點(diǎn)p的向心加速度ap與半徑r的積是一個(gè)常數(shù)k，即aprk，ap，與向心加速度的計(jì)算公式ap對(duì)照可得v2k，即質(zhì)點(diǎn)p的線速度v，大小不變，a選項(xiàng)正確；同理，知道質(zhì)點(diǎn)q的向心加速度aqkr與a2r對(duì)照可知2k，(常數(shù))，質(zhì)點(diǎn)q的角速度保持不變因此選項(xiàng)b、c、d皆不正確點(diǎn)評(píng)正確理解圖象所表達(dá)的物理意義是解題的關(guān)鍵，搞清向心加速度公式an和an2r的適用條件5(1)12.7 m20 m/s(2)00(3)15.7 m/s2解析(1)經(jīng)2 s的時(shí)間，物體通過(guò)的路程s102 m20 m，即物體通過(guò)了半個(gè)圓周，此時(shí)物體的位置與原出發(fā)位置關(guān)于圓心對(duì)稱，故其位移大小x2r m12.7 m，物體的速度變化大小v2v20 m/s.(2)經(jīng)4 s的時(shí)間，物體又回到出發(fā)位置，位移為零，速度變化為零(3)物體的向心加速度大小a m/s215.7 m/s2點(diǎn)評(píng)速度變化量是矢量，它有大小，也有方向當(dāng)物體沿直線運(yùn)動(dòng)且速度增大時(shí)，v的方向與初速度方向相同；當(dāng)物體沿直線運(yùn)動(dòng)且速度減小時(shí)，v的方向與初速度方向相反，如圖所示：如果物體做曲線運(yùn)動(dòng)，我們把初速度v1移到末速度v2上，使v1、v2的箭尾重合，則從v1的箭頭指向v2箭頭的有向線段就表示v，如圖所示6a因?yàn)閮奢喌霓D(zhuǎn)動(dòng)是通過(guò)皮帶傳動(dòng)的，而且皮帶在傳動(dòng)過(guò)程中不打滑，故兩輪邊緣各點(diǎn)的線速度大小一定相等在大輪邊緣上任取一點(diǎn)q，因?yàn)閞r，所以由an可知，aqan，因此a選項(xiàng)正確方法總結(jié)涉及傳動(dòng)裝置問(wèn)題時(shí)，先找出哪些點(diǎn)線速度相等，哪些點(diǎn)角速度相等，然后相應(yīng)地應(yīng)用an、an2r進(jìn)行分析7c因皮帶不打滑，a點(diǎn)與b點(diǎn)的線速度大小相同，根據(jù)向心加速度公式：an，可得aaabr2r121.b點(diǎn)、c點(diǎn)是固定在一起的輪上的兩點(diǎn)，所以它們的角速度相同，根據(jù)向心加速度公式：anr2，可得abacr2r321.5.所以aaabac843，故選c.方法總結(jié)(1)向心加速度的公式anr2中，都涉及三個(gè)物理量的變化關(guān)系，因此必須在某一物理量不變時(shí)，才可以判斷另外兩個(gè)物理量之間的關(guān)系(2)對(duì)于皮帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)等裝置，要先確定輪上各點(diǎn)v、的關(guān)系，再進(jìn)一步確定向心加速度a的關(guān)系8100200解析由題意知，滑輪邊緣上的點(diǎn)的線速度與物體的速度相等，由推論公式2axv2，得v2 m/s.又因vr，所以100 rad/s，anv200 m/s2.方法總結(jié)抓住同輪邊緣各點(diǎn)同一時(shí)刻線速度的大小相等，且與物體下降的速度大小相等，再由勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析相關(guān)問(wèn)題90.16 m/s2，方向指向圓心解析由anr2得an0.0142 m/s20.16 m/s2.課后鞏固練1bd做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，速度的大小不變，但方向時(shí)刻改變，所以必有加速度，且加速度大小不變，方向時(shí)刻指向圓心，加速度不恒定，因此勻速圓周運(yùn)動(dòng)既不是勻速運(yùn)動(dòng)，也不是勻變速運(yùn)動(dòng)，故a、c錯(cuò)誤，b、d正確2d由a2r，vr，可得，v，av，即a、b、c正確；又由t與得t2，即d錯(cuò)誤3ad地球自轉(zhuǎn)，角速度恒定，據(jù)a2r知，ar，故a、d正確4d速度變化率的大小指的是向心加速度的大小，an2rvv4 m/s24 m/s2，d正確5b勻變速運(yùn)動(dòng)指的是加速度不變的運(yùn)動(dòng)據(jù)斜拋運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)及豎直上拋運(yùn)動(dòng)的定義可知，三種運(yùn)動(dòng)中均是只有重力作用，運(yùn)動(dòng)的加速度都是重力加速度，即這三種運(yùn)動(dòng)都是勻變速運(yùn)動(dòng)，而勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度方向指向圓心，故此加速度時(shí)刻在變化，勻速圓周運(yùn)動(dòng)屬于變加速運(yùn)動(dòng)，符合題意的選項(xiàng)為b.6d由題意知2va2v3v2vc，其中v2、v3為輪2和輪3邊緣的線速度，所以vavc12，a錯(cuò)；設(shè)輪4的半徑為r，則aaac，即aaac18，c錯(cuò)，d對(duì)；，b錯(cuò)7cd根據(jù)皮帶傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)，首先確定b、c、d三點(diǎn)處于同一個(gè)整體上，其角速度相同；a、c兩點(diǎn)靠皮帶連接，其線速度大小相等設(shè)a點(diǎn)的線速度為v、角速度為，則vr，所以c點(diǎn)的線速度大小為v2r，可求c點(diǎn)的角速度.根據(jù)向心加速度的公式可求a、b、c、d的向心加速度分別為a12r、a22r、a32r、a42r，故正確選項(xiàng)為c、d.8abd由ar2可得；由a可得v，所以t時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程svtt ；由ar2r，可知t2 ，故c錯(cuò)；位移由初位置指向末位置的有向線段來(lái)描述，對(duì)于做圓周運(yùn)動(dòng)的小球而言，位移