【知识点详解】
1. **匀速圆周运动的定义**:匀速圆周运动是指物体沿着圆周运动,且在相等时间内通过的弧长相等,速度的大小保持不变,但方向始终指向圆周的切线方向。
2. **速度与弧长关系**:在匀速圆周运动中,物体在单位时间内通过的弧长称为线速度,用符号 _v_ 表示。线速度 _v_ 与角速度 _ω_ 以及圆的半径 _r_ 之间的关系是 _v = ωr_。
3. **角速度定义**:角速度 _ω_ 描述的是物体绕圆心转动的快慢,它等于物体在单位时间内转过的角度。角速度与周期 _T_ 的关系为 _ω = 2π/T_。
4. **周期与频率**:周期 _T_ 是物体完成一次完整圆周运动所需的时间,频率 _f_ 是单位时间内完成圆周运动的次数,两者互为倒数关系,即 _f = 1/T_。
5. **选择题解析**:
- 第1题:A、B、D正确,因为匀速圆周运动中相等时间内的路程、弧长和转过的角度相等,但位移是矢量,方向不同,所以不相同。
- 第2题:B、C、D正确,速度是矢量,速度的大小不变但方向改变,速率(速度的大小)和角速度、周期都是标量,不变。
- 第3题:B正确,根据 _v = ωr_ 可知,当半径 _r_ 一定时,角速度 _ω_ 与线速度 _v_ 成正比。
- 第4题:D正确,匀速圆周运动中,相等时间内的路程相等,转过的角度也相等。
- 第5题:D正确,轨道半径越大,线速度越大,因为 _v = ωr_。
- 第6题:A、D正确,地球自转中,同轴两点角速度相同,周期相同,但线速度与半径相关。
- 第7题:A、D正确,时针周期是分针的12倍,角速度是分针的1/12倍。
- 第8题:D正确,两处物体角速度相同,但广州因纬度较低,转动半径较大,线速度较大。
6. **填空题**:
- 第9题:做圆周运动的质点,如果在相等时间里通过的弧长相等,就是匀速圆周运动。在运动中线速率保持不变。
- 第10题:质点做匀速圆周运动时,线速度方向沿圆弧所在点的切线方向,且线速度的方向时刻在变化。
- 第11题:角速度是用来描述匀速圆周运动转动快慢的物理量,在中学是标量。
- 第12题:做圆周运动的物体单位时间内绕圆心转过的圈数,叫频率,也叫做角频率。
- 第13题:角速度和线速度的关系是:_v = ωr_,周期和频率的关系是:_T = 1/f_。
7. **计算题**:
- 第14题:小球速度增量为 _v_ 时,最短时间是当增量方向垂直于初始速度时,此时增量与初速度合成一个切向加速度,因此所需时间 _t = v/v_。
- 第15题:M、N两点的角速度相同,为 _ω = 2π/T = π/1_ rad/s。M点的线速度为 _v_M = ωR_,N点的线速度为 _v_N = ω(2R - R) = ωR/2_。
这些知识点涵盖了匀速圆周运动的基本概念、性质和相关计算,适用于高中物理教学和学习。