一、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度方向
1.向心加速度:向心力產(chǎn)生的加速度。
2.向心加速度的方向:總是指向圓心。
3.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度方向:總是指向圓心。
二、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度大小
1.向心加速度的大小與線速度大小的關(guān)系式:an=eq \f(v2,r)。
2.向心加速度的大小與角速度大小的關(guān)系式:an=ω2r。
【方法突破】
一、對(duì)向心加速度的理解
■方法歸納
1.向心加速度的物理意義
描述線速度改變的快慢,只改變線速度方向,不改變其大小。
2.向心加速度的方向
總是沿著圓周運(yùn)動(dòng)的半徑指向圓心,即方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直,方向時(shí)刻改變。不論加速度an的大小是否變化,an的方向總是時(shí)刻改變的,所以圓周運(yùn)動(dòng)一定是變加速運(yùn)動(dòng)。
3.變速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度
對(duì)于變速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,物體加速度的方向不再指向圓心,但其中一個(gè)分加速度的方向指向圓心,為向心加速度,仍滿足公式an=eq \f(v2,r)=ω2r,其作用仍然是改變速度的方向。無論是勻速圓周運(yùn)動(dòng),還是變速圓周運(yùn)動(dòng)都有向心加速度,且方向都指向圓心。
【例1】下列關(guān)于向心加速度的說法錯(cuò)誤的是( )
A.向心加速度的方向始終與速度方向垂直
B.向心加速度只改變線速度的方向,不改變線速度的大小
C.物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度方向始終指向圓心
D.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度方向始終指向圓心
【針對(duì)訓(xùn)練1】下列關(guān)于向心加速度的說法中正確的是( )
A.向心加速度的方向始終指向圓心
B.向心加速度的方向保持不變
C.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度是恒定的
D.在變速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度的方向不指向圓心
二、向心加速度公式的理解和應(yīng)用
■方法歸納
1.向心加速度公式:
(1)基本式:①an=eq \f(v2,r);②an=ω2r。
(2)拓展式:①an=eq \f(4π2r,T2);②an=ωv。
2.加速度與半徑的關(guān)系
加速度與半徑的關(guān)系與物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)有關(guān)。若線速度一定,an與r成反比;若角速度(或周期、轉(zhuǎn)速)一定,an與r成正比。如圖所示。
特別提醒
(1)以上公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)中向心加速度的計(jì)算,但計(jì)算得到的只是沿徑向的加速度,不包括沿切向的加速度。
(2)不同的表達(dá)式中,an與同一物理量間有不同的關(guān)系,所以在討論an與其中一個(gè)量的關(guān)系時(shí),要根據(jù)不變量選擇合適的公式討論。
【例2】如圖為甲、乙兩球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度隨半徑變化的關(guān)系圖線,甲圖線為雙曲線的一支,乙圖線為直線。由圖像可以知道( )
A.甲球運(yùn)動(dòng)時(shí),線速度的大小保持不變
B.甲球運(yùn)動(dòng)時(shí),角速度的大小保持不變
C.乙球運(yùn)動(dòng)時(shí),線速度的大小保持不變
D.乙球運(yùn)動(dòng)時(shí),角速度的大小保持不變
【針對(duì)訓(xùn)練2】如圖所示的傳動(dòng)裝置,已知大輪的半徑是小輪半徑的3倍,A和B兩點(diǎn)分別在兩輪的邊緣上,C點(diǎn)離大輪軸的距離等于小輪半徑,裝置沒有打滑,則下列中說法正確的是( )
A.A、B兩點(diǎn)線速度之比1∶1
B.A、C兩點(diǎn)角速度之比為1∶1
C.A、B兩點(diǎn)向心加速度之比為1∶3
D.B、C兩點(diǎn)向心加速度之比為3∶1
【鞏固提升】
1.關(guān)于向心加速度,下列說法中正確的是( )
A.向心加速度越大,物體速度方向改變的就越快
B.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,一定存在向心加速度
C.由向心加速度可知,向心加速度一定與軌道半徑成反比
D.物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),向心加速度的大小不能用來計(jì)算
2.關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)和向心加速度,下列說法正確的是( )
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)刻在變,所以必有加速度
C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,向心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)的向心加速度大小雖然不變,但方向始終指向圓心,時(shí)刻發(fā)生變化,所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)不是勻變速運(yùn)動(dòng)
3.如圖所示,小明同學(xué)正在蕩秋千,關(guān)于繩上a點(diǎn)和b點(diǎn)的各物理量,下列關(guān)系正確的是( )
A.
B.
C.
D.
4.如圖所示,B和C是一組塔輪,即B和C半徑不同,但固定在同一轉(zhuǎn)軸上,其半徑之比為RB∶RC=3∶2,A輪的半徑大小與C輪相同,它與B輪緊靠在一起,當(dāng)A輪繞過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于摩擦力作用,B輪也隨之無滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來.a(chǎn)、b、c分別為三輪邊緣的三個(gè)點(diǎn),則a、b、c三點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中的( )
A.線速度大小之比為3∶2∶2
B.角速度之比為3∶3∶2
C.轉(zhuǎn)速之比為2∶3∶2
D.向心加速度大小之比為9∶6∶4
5.某變速箱中有甲、乙、丙三個(gè)齒輪,如圖所示,其半徑分別為r1、r2、r3,若甲輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為ω,三個(gè)輪相互不打滑,則丙輪邊緣上各點(diǎn)的向心加速度大小為( )
A.B.C.D.
6.汽車后備廂蓋一般都配有可伸縮的液壓桿,如圖所示,可伸縮液壓桿上端固定于后蓋上A點(diǎn),下端固定于箱內(nèi)O'點(diǎn),B為后蓋上一點(diǎn),后蓋可繞過O點(diǎn)的固定鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)。在合上后備廂蓋的過程中( )
A.A點(diǎn)相對(duì)O'點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)
B.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小相等
C.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小相等
D.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度大小相等
7.如圖所示,自行車的大齒輪、小齒輪、后輪的半徑之比為3:2:12,在用力蹬腳踏板前進(jìn)的過程中,下列說法正確的是( )
A.大齒輪和小齒輪的角速度大小之比為3:2
B.大齒輪和后輪輪緣的向心加速度大小之比1:9
C.大齒輪邊緣和后輪邊緣的線速度大小之比為6:1
D.小齒輪和后輪輪緣的向心加速度大小之比為6:1
8.小金屬球質(zhì)量為m,如圖所示,用長為L的輕繩固定于O點(diǎn),在O點(diǎn)正下方處釘有一顆釘子P,把輕繩沿水平方向拉直,無初速度釋放后,當(dāng)輕繩碰到釘子的瞬間,則( )
A.小球的角速度突然增大
B.小球的線速度突然增大
C.小球的向心加速度突然增大
D.小球的向心力突然增大
9.如圖所示是建筑工地上起吊重物的吊車,某次操作過程中,液壓桿收縮,吊臂繞固定轉(zhuǎn)軸O順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),吊臂上的M、N兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),O、M、N三點(diǎn)共線,此時(shí)M點(diǎn)的角速度為。已知,則下列說法正確的是( )
A.M點(diǎn)的線速度方向垂直于液壓桿
B.N點(diǎn)的角速度
C.N點(diǎn)的向心加速度大小
D.M、N兩點(diǎn)的線速度大小關(guān)系為
10.如圖所示,轉(zhuǎn)盤甲、乙具有同一轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)盤丙的轉(zhuǎn)軸為,用一皮帶按如圖的方式將轉(zhuǎn)盤乙和轉(zhuǎn)盤丙連接,A、B、C分別為轉(zhuǎn)盤甲,乙、丙邊緣的點(diǎn),且,?,F(xiàn)讓轉(zhuǎn)盤丙繞轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng),皮帶不打滑。則下列說法正確的是( )
A.A、B、C的線速度大小之比為
B.A、B、C的角速度之比為
C.A、B、C的向心加速度大小之比為
D.如果轉(zhuǎn)盤丙沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),則轉(zhuǎn)盤乙沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
第3節(jié) 向心加速度
【知識(shí)梳理】
一、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度方向
1.向心加速度:向心力產(chǎn)生的加速度。
2.向心加速度的方向:總是指向圓心。
3.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度方向:總是指向圓心。
二、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度大小
1.向心加速度的大小與線速度大小的關(guān)系式:an=eq \f(v2,r)。
2.向心加速度的大小與角速度大小的關(guān)系式:an=ω2r。
【方法突破】
一、對(duì)向心加速度的理解
■方法歸納
1.向心加速度的物理意義
描述線速度改變的快慢,只改變線速度方向,不改變其大小。
2.向心加速度的方向
總是沿著圓周運(yùn)動(dòng)的半徑指向圓心,即方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直,方向時(shí)刻改變。不論加速度an的大小是否變化,an的方向總是時(shí)刻改變的,所以圓周運(yùn)動(dòng)一定是變加速運(yùn)動(dòng)。
3.變速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度
對(duì)于變速圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示,物體加速度的方向不再指向圓心,但其中一個(gè)分加速度的方向指向圓心,為向心加速度,仍滿足公式an=eq \f(v2,r)=ω2r,其作用仍然是改變速度的方向。無論是勻速圓周運(yùn)動(dòng),還是變速圓周運(yùn)動(dòng)都有向心加速度,且方向都指向圓心。
【例1】下列關(guān)于向心加速度的說法錯(cuò)誤的是( )
A.向心加速度的方向始終與速度方向垂直
B.向心加速度只改變線速度的方向,不改變線速度的大小
C.物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度方向始終指向圓心
D.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度方向始終指向圓心
【答案】C
【詳解】A.向心加速度的方向沿半徑指向圓心,速度方向則沿圓周的切線方向,向心加速度的方向始終與速度方向垂直,選項(xiàng)A正確;
B.向心加速度只改變線速度的方向,不改變線速度的大小,選項(xiàng)B正確;
CD.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),只有向心加速度,加速度方向始終指向圓心,物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),加速度的方向并不始終指向圓心,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。
故選C。
【針對(duì)訓(xùn)練1】下列關(guān)于向心加速度的說法中正確的是( )
A.向心加速度的方向始終指向圓心
B.向心加速度的方向保持不變
C.在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度是恒定的
D.在變速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度的方向不指向圓心
【答案】A
【詳解】無論是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng),向心加速度的方向都時(shí)刻指向圓心,故向心加速度不恒定,故A正確,BCD錯(cuò)誤。
故選A。
二、向心加速度公式的理解和應(yīng)用
■方法歸納
1.向心加速度公式:
(1)基本式:①an=eq \f(v2,r);②an=ω2r。
(2)拓展式:①an=eq \f(4π2r,T2);②an=ωv。
2.加速度與半徑的關(guān)系
加速度與半徑的關(guān)系與物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)有關(guān)。若線速度一定,an與r成反比;若角速度(或周期、轉(zhuǎn)速)一定,an與r成正比。如圖所示。
特別提醒
(1)以上公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)中向心加速度的計(jì)算,但計(jì)算得到的只是沿徑向的加速度,不包括沿切向的加速度。
(2)不同的表達(dá)式中,an與同一物理量間有不同的關(guān)系,所以在討論an與其中一個(gè)量的關(guān)系時(shí),要根據(jù)不變量選擇合適的公式討論。
【例2】如圖為甲、乙兩球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心加速度隨半徑變化的關(guān)系圖線,甲圖線為雙曲線的一支,乙圖線為直線。由圖像可以知道( )
A.甲球運(yùn)動(dòng)時(shí),線速度的大小保持不變
B.甲球運(yùn)動(dòng)時(shí),角速度的大小保持不變
C.乙球運(yùn)動(dòng)時(shí),線速度的大小保持不變
D.乙球運(yùn)動(dòng)時(shí),角速度的大小保持不變
【答案】AD
【詳解】A.由于甲圖線為雙曲線的一支,則圖線甲中a與r成反比,由可知,甲球的線速度大小不變,A正確;
B.根據(jù)v=ωr可知,甲球線速度大小一定,隨r的增大,角速度逐漸減小,B錯(cuò)誤;
D.圖線乙中a與r成正比,由a=ω2r可知,乙球運(yùn)動(dòng)的角速度大小不變,D正確;
C.根據(jù)v=ωr由于乙球運(yùn)動(dòng)的角速度大小不變,可知,隨r的增大,乙球的線速度大小增大,C錯(cuò)誤。
故選AD。
【針對(duì)訓(xùn)練2】如圖所示的傳動(dòng)裝置,已知大輪的半徑是小輪半徑的3倍,A和B兩點(diǎn)分別在兩輪的邊緣上,C點(diǎn)離大輪軸的距離等于小輪半徑,裝置沒有打滑,則下列中說法正確的是( )
A.A、B兩點(diǎn)線速度之比1∶1
B.A、C兩點(diǎn)角速度之比為1∶1
C.A、B兩點(diǎn)向心加速度之比為1∶3
D.B、C兩點(diǎn)向心加速度之比為3∶1
【答案】ABC
【詳解】A.對(duì)于A、B兩點(diǎn),裝置沒有打滑,A和B兩點(diǎn)線速度大小相等,故A正確;
B.對(duì)于A、C兩點(diǎn),是同軸轉(zhuǎn)動(dòng),A、C兩點(diǎn)角速度之比為1∶1,故B正確;
C.根據(jù) 可知,A、B兩點(diǎn)向心加速度之比為1:3,故C正確;
D.根據(jù)可知根據(jù) 可知B、C兩點(diǎn)向心加速度之比為9:1,故D錯(cuò)誤。
故選ABC。
【鞏固提升】
1.關(guān)于向心加速度,下列說法中正確的是( )
A.向心加速度越大,物體速度方向改變的就越快
B.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,一定存在向心加速度
C.由向心加速度可知,向心加速度一定與軌道半徑成反比
D.物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),向心加速度的大小不能用來計(jì)算
【答案】AB
【詳解】A.向心加速度是表示速度方向變化快慢的物理量,向心加速度越大,則物體速度方向改變的就越快,故A正確;
B.做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,速度方向時(shí)刻在改變,所以一定存在一個(gè)改變速度方向的加速度,即向心加速度,故B正確;
C.由向心加速度可知,當(dāng)v一定時(shí),向心加速度an與軌道半徑r成反比,當(dāng)v變化時(shí),不成反比,故C錯(cuò)誤;
D.向心加速度公式對(duì)任何圓周運(yùn)動(dòng)都適用,故D錯(cuò)誤。
故選AB。
2.關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)和向心加速度,下列說法正確的是( )
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)刻在變,所以必有加速度
C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,向心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)的向心加速度大小雖然不變,但方向始終指向圓心,時(shí)刻發(fā)生變化,所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)不是勻變速運(yùn)動(dòng)
【答案】BD
【詳解】AB.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,速度的大小不變,但方向時(shí)刻在變,所以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定有加速度,故A錯(cuò)誤,B正確;
CD.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心加速度大小不變,方向時(shí)刻指向圓心,即加速度變化,所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)不是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤,D正確。
故選BD。
3.如圖所示,小明同學(xué)正在蕩秋千,關(guān)于繩上a點(diǎn)和b點(diǎn)的各物理量,下列關(guān)系正確的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【詳解】蕩秋千可看作為同軸轉(zhuǎn)動(dòng),所以a點(diǎn)和b點(diǎn)角速度相等,并且據(jù)圖可看出
根據(jù)可知再根據(jù)可知故選C。
4.如圖所示,B和C是一組塔輪,即B和C半徑不同,但固定在同一轉(zhuǎn)軸上,其半徑之比為RB∶RC=3∶2,A輪的半徑大小與C輪相同,它與B輪緊靠在一起,當(dāng)A輪繞過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于摩擦力作用,B輪也隨之無滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來.a(chǎn)、b、c分別為三輪邊緣的三個(gè)點(diǎn),則a、b、c三點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過程中的( )
A.線速度大小之比為3∶2∶2
B.角速度之比為3∶3∶2
C.轉(zhuǎn)速之比為2∶3∶2
D.向心加速度大小之比為9∶6∶4
【答案】D
【詳解】A.A、B靠摩擦傳動(dòng),則邊緣上a、b兩點(diǎn)的線速度大小相等,即va∶vb=1∶1
BC同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相等,根據(jù)v=ωR又RB∶RC=3∶2可得vb∶vc=3∶2解得線速度大小之比為va∶vb∶vc=3∶3∶2故A錯(cuò)誤;
BC.B、C同軸轉(zhuǎn)動(dòng),則邊緣上b、c兩點(diǎn)的角速度相等,即ωb=ωc,a、b兩點(diǎn)的線速度大小相等,根據(jù)
v=ωR依題意,有RB∶RA=3∶2解得ωb:ωa=2:3解得角速度之比為ωa:ωb:ωc =3∶2∶2又ω=2πn
所以轉(zhuǎn)速之比na:nb:nc=3∶2∶2故BC錯(cuò)誤;
D.對(duì)a、b兩點(diǎn),由解得aa∶ab=3∶2對(duì)b、c兩點(diǎn),由an=ω2R解得ab∶ac=3∶2
可得aa∶ab∶ac=9∶6∶4故D正確。故選D。
5.某變速箱中有甲、乙、丙三個(gè)齒輪,如圖所示,其半徑分別為r1、r2、r3,若甲輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為ω,三個(gè)輪相互不打滑,則丙輪邊緣上各點(diǎn)的向心加速度大小為( )
A.B.C.D.
【答案】B
【詳解】依題意,假定各乙輪、丙輪的角速度分別為ω2、ω3,有則有
丙輪邊緣上各點(diǎn)的向心加速度大小為故ACD錯(cuò)誤,B正確。故選B。
6.汽車后備廂蓋一般都配有可伸縮的液壓桿,如圖所示,可伸縮液壓桿上端固定于后蓋上A點(diǎn),下端固定于箱內(nèi)O'點(diǎn),B為后蓋上一點(diǎn),后蓋可繞過O點(diǎn)的固定鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)。在合上后備廂蓋的過程中( )
A.A點(diǎn)相對(duì)O'點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)
B.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大小相等
C.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小相等
D.A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的向心加速度大小相等
【答案】C
【詳解】A.在合上后備廂蓋的過程中,O'A的長度是變化的,因此A點(diǎn)相對(duì)O'點(diǎn)不是做圓周運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;
BC.在合上后備廂蓋的過程中,A點(diǎn)與B點(diǎn)都是繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),相同的時(shí)間繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)過的角度相同,即A點(diǎn)與B點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的角速度相等,又由于OB大于OA,根據(jù)v=rω可知B點(diǎn)相對(duì)于O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度大,故B錯(cuò)誤,C正確;
D.根據(jù)向心加速度a=rω2可知,B點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的向心加速度大于A點(diǎn)相對(duì)O點(diǎn)的向心加速度,故D錯(cuò)誤。
故選C。
7.如圖所示,自行車的大齒輪、小齒輪、后輪的半徑之比為3:2:12,在用力蹬腳踏板前進(jìn)的過程中,下列說法正確的是( )
A.大齒輪和小齒輪的角速度大小之比為3:2
B.大齒輪和后輪輪緣的向心加速度大小之比1:9
C.大齒輪邊緣和后輪邊緣的線速度大小之比為6:1
D.小齒輪和后輪輪緣的向心加速度大小之比為6:1
【答案】B
【詳解】A. 大齒輪與小齒輪是同緣傳動(dòng),邊緣點(diǎn)線速度相等,根據(jù)可知大齒輪和小齒輪的角速度大小之比為2:3,故A錯(cuò)誤;
B. 小齒輪與后輪的角速度相等,根據(jù)可知小齒輪、后輪邊緣兩點(diǎn)的向心加速度之比為1:6;大齒輪與小齒輪的線速度相等,根據(jù)可知大齒輪與小齒輪的向心加速度之比為2:3,故大齒輪和后輪輪緣的向心加速度大小之比1:9,故B正確;
C. 小齒輪與后輪是同軸傳動(dòng),角速度相等,根據(jù)可知小齒輪、后輪兩點(diǎn)的線速度之比為1:6;而大齒輪與小齒輪是同緣傳動(dòng),邊緣點(diǎn)線速度相等,故大齒輪邊緣和后輪邊緣的線速度大小之比為1:6,故B錯(cuò)誤;
D. 小齒輪與后輪是同軸傳動(dòng),角速度相等,根據(jù)小齒輪和后輪輪緣的向心加速度大小之比為1:6,故D錯(cuò)誤。故選B。
8.小金屬球質(zhì)量為m,如圖所示,用長為L的輕繩固定于O點(diǎn),在O點(diǎn)正下方處釘有一顆釘子P,把輕繩沿水平方向拉直,無初速度釋放后,當(dāng)輕繩碰到釘子的瞬間,則( )
A.小球的角速度突然增大
B.小球的線速度突然增大
C.小球的向心加速度突然增大
D.小球的向心力突然增大
【答案】ACD
【詳解】B.輕繩碰到釘子的瞬間,小球的線速度不發(fā)生改變,故B錯(cuò)誤;
A.由于做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為原來的一半,由可知,小球的角速度突然變?yōu)樵瓉淼膬杀?,故A正確;
C.由可知,小球的向心加速度突然變?yōu)樵瓉淼膬杀?,故C正確;
D.由可知,小球的向心力突然變?yōu)樵瓉淼膬杀?,故D正確。故選ACD。
9.如圖所示是建筑工地上起吊重物的吊車,某次操作過程中,液壓桿收縮,吊臂繞固定轉(zhuǎn)軸O順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),吊臂上的M、N兩點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),O、M、N三點(diǎn)共線,此時(shí)M點(diǎn)的角速度為。已知,則下列說法正確的是( )
A.M點(diǎn)的線速度方向垂直于液壓桿
B.N點(diǎn)的角速度
C.N點(diǎn)的向心加速度大小
D.M、N兩點(diǎn)的線速度大小關(guān)系為
【答案】BC
【詳解】A.液壓桿收縮,吊臂繞固定轉(zhuǎn)軸O順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),M、N點(diǎn)在吊臂上,做圓周運(yùn)動(dòng),故線速度方向沿圓周該點(diǎn)的切線方向,垂直于吊臂,不垂直于液壓桿,故A錯(cuò)誤;
B.M、N兩點(diǎn)屬于同軸轉(zhuǎn)動(dòng),角速度相同,故N點(diǎn)的角速度等于,故B正確;
C.根據(jù)向心加速度公式已知?jiǎng)t得 故C正確;
D.M、N兩點(diǎn)的角速度相同,根據(jù);得故D錯(cuò)誤。故選BC。
10.如圖所示,轉(zhuǎn)盤甲、乙具有同一轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)盤丙的轉(zhuǎn)軸為,用一皮帶按如圖的方式將轉(zhuǎn)盤乙和轉(zhuǎn)盤丙連接,A、B、C分別為轉(zhuǎn)盤甲,乙、丙邊緣的點(diǎn),且,?,F(xiàn)讓轉(zhuǎn)盤丙繞轉(zhuǎn)軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng),皮帶不打滑。則下列說法正確的是( )
A.A、B、C的線速度大小之比為
B.A、B、C的角速度之比為
C.A、B、C的向心加速度大小之比為
D.如果轉(zhuǎn)盤丙沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),則轉(zhuǎn)盤乙沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)
【答案】AD
【詳解】AB.B、C兩點(diǎn)為皮帶傳動(dòng),線速度大小相等,即根據(jù)可得
A、B兩點(diǎn)為同軸轉(zhuǎn)動(dòng),角速度大小相等,即;聯(lián)立可得;故A正確,B錯(cuò)誤;
C.根據(jù)可得故C錯(cuò)誤;
D.如果轉(zhuǎn)盤丙沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),則轉(zhuǎn)盤丙所受的摩擦力為逆時(shí)針,皮帶所受轉(zhuǎn)盤丙的摩擦力為順時(shí)針,對(duì)皮帶根據(jù)平衡條件可知,轉(zhuǎn)盤乙對(duì)皮帶的摩擦力為逆時(shí)針,則皮帶對(duì)轉(zhuǎn)盤乙的摩擦力為順時(shí)針,可知轉(zhuǎn)盤乙逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),故D正確。
故選AD。

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3 向心加速度

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