学年吉林省长春市东北师范大学附属实验学校高一下物理暑假作业.docx
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学年吉林省长春市东北师范大学附属实验学校高一下物理暑假作业
2014-2015学年吉林省长春市东北师范大学附属实验学校高一(下)物理暑假作业
一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共50分.每小题至少有一个选项正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内.全部选对的得5分,选对但不全的得2分,错选或不答的得0分)
1.关于圆周运动的说法,正确的是( )
A.做匀速圆周运动的物体,所受合力一定指向圆心
B.做圆周运动的物体,其加速度可以不指向圆心
C.做圆周运动的物体,其加速度一定指向圆心
D.做圆周运动的物体,只要所受合力不指向圆心,其速度方向就不与合力方向垂直
2.一辆载重汽车在丘陵山地上匀速行驶,地形如图.由于车轮太陈旧,途中“放炮”.你认为在途中A、B、C、D四处中,放炮的可能性最大的是( )
A.A处B.B处C.C处D.D处
3.风洞实验中可产生竖直向上的风力,现将一球用线拴住,如图所示放入风洞实验中,使小球竖直平面内做圆周运动,则下列说法正确的是( )
A.当小球运动到最高点a时,线的张力一定最大
B.当小球运动到最低点b时,小球的速度一定最大
C.小球可能做匀速圆周运动
D.小球不可能做匀速圆周运动
4.老山自行车赛场采用的是250米赛道,赛道宽度为7.5米.赛道形如马鞍形,由直线段、过渡曲线段以及圆弧段组成,按2003年国际自盟UCI赛道标准的要求,其直线段倾角为13°,圆弧段倾角为45°,过渡曲线段由13°向45°过渡.假设运动员在赛道上的速率不变,则下列说法中可能正确的是( )
A.在直线段赛道上自行车运动员处于平衡状态
B.在圆弧段赛道上自行车运动员的加速度不变
C.在直线段赛道上自行车受到沿赛道平面斜向上的摩擦力
D.在圆弧段赛道上的自行车可能不受摩擦力作用
5.如图所示,一椭圆环以AB为轴做匀速转动,P、Q、R是环上的三点,则下列说法正确的是( )
A.向心加速度的大小aP=aQ=aR
B.任意时刻P、Q、R三点向心加速度的方向相同
C.线速度vP>vQ>vR
D.任意时刻P、Q、R三点的线速度方向均不同
6.如图所示的皮带传动中小轮半径ra是大轮半径rb的一半,大轮上c点到轮心O的距离恰等于ra,若皮带不打滑,则图中a、b、c三点( )
A.线速度之比为2:
1:
1B.角速度之比为2:
1:
2
C.转动周期之比为2:
1:
1D.向心加速度之比4:
2:
1
7.如图所示,M为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块,abcd为
圆周的光滑轨道,a为轨道的最高点,de面水平且有一定长度.今将质量为m的小球在d点的正上方高为h处由静止释放,让其自由下落到d处切入轨道内运动,不计空气阻力,则( )
A.在h一定的条件下,释放后小球的运动情况与小球的质量有关
B.改变h的大小,就能使小球通过a点后,落回轨道内
C.无论怎样改变h的大小,都不可能使小球通过b点后落回轨道内
D.调节h的大小,使小球飞出de面之外(即e的右面)是可能的
8.如图所示,水平的木板B托着木块A一起在竖直平面内做匀速圆周运动,从水平位置a沿逆时针方向运动到最高点b的过程中( )
A.B对A的支持力越来越大B.B对A的支持力越来越小
C.B对A的摩擦力越来越大D.B对A的摩擦力越来越小
9.如图所示,两个用相同材料制成的靠摩擦传动的轮A和B水平放置,两轮半径RA=2RB.当主动轮A匀速转动时,在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A轮边缘上.若将小木块放在B轮上,欲使木块相对B轮也静止,则木块距B轮转轴的最大距离为( )
A.
B.
C.
D.RB
10.有一种杂技表演叫“飞车走壁”,由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁,做匀速圆周运动.如图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹,轨迹离地面的高度为h,下列说法中正确的是( )
A.h越高,摩托车对侧壁的压力将越大
B.h越高,摩托车做圆周运动的向心力将越大
C.h越高,摩托车做圆周运动的周期将越小
D.h越高,摩托车做圆周运动的线速度将越大
11.如图所示,有一质量为M的大圆环,半径为R,被一轻杆固定后悬挂在O点,有两个质量为m的小环(可视为质点),同时从大环两侧的对称位置由静止滑下.两小环同时滑到大环底部时,速度都为v,则此时大环对轻杆的拉力大小为( )
A.(2m+2M)gB.Mg﹣
C.2m(g+
)+MgD.2m(
﹣g)+Mg
12.如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动,则只要运动角速度合适,螺丝帽恰好不下滑,假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ,认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时,下述分析正确的是( )
A.螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡
B.螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外,背离圆心
C.此时手转动塑料管的角速度ω=
D.若杆的转动加快,螺丝帽有可能相对杆发生运动
二、非选择题(本题共4小题,共40分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的要注明单位)
13.如图所示,内壁光滑的导管弯成圆周轨道竖直放置,其质量为2m,小球质量为m,在管内滚动,当小球运动到最高点时,导管刚好要离开地面,此时小球速度多大?
(轨道半径为R)
14.如图所示,一个人用一根长1m、只能承受74N拉力的绳子,拴着一个质量为1kg的小球,在竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离地面h=6m.转动中小球在最低点时绳子恰好断了.(取g=10m/s2)
(1)绳子断时小球运动的角速度多大?
(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离是多少?
15.在用高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108km/h.汽车在这种路面上行驶时,它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍.
(1)如果汽车在这种高速路的水平弯道上拐弯,假设弯道的路面是水平的,其弯道的最小半径是多少?
(2)如果高速路上设计了圆弧拱桥做立交桥,要使汽车能够安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱桥的半径至少是多少?
(取g=10m/s2)
16.在水平转台上放一个质量为M的木块,静摩擦因数为μ,转台以角速度ω匀速转动时,细绳一端系住木块M,另一端通过转台中心的小孔悬一质量为m的木块,如图所示,求m与转台能保持相对静止时,M到转台中心的最大距离R1和最小距离R2.
2014-2015学年吉林省长春市东北师范大学附属实验学校高一(下)物理暑假作业
参考答案与试题解析
一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共50分.每小题至少有一个选项正确,把正确选项前的字母填在题后的括号内.全部选对的得5分,选对但不全的得2分,错选或不答的得0分)
1.关于圆周运动的说法,正确的是( )
A.做匀速圆周运动的物体,所受合力一定指向圆心
B.做圆周运动的物体,其加速度可以不指向圆心
C.做圆周运动的物体,其加速度一定指向圆心
D.做圆周运动的物体,只要所受合力不指向圆心,其速度方向就不与合力方向垂直
考点:
线速度、角速度和周期、转速.
专题:
匀速圆周运动专题.
分析:
匀速圆周运动的合外力指向圆心;变速圆周运动向心力指向圆心,但合外力不一定指向圆心.
解答:
解:
A、匀速圆周运动的合外力一定指向圆心,又称向心力,故A正确;
B、C、变速圆周运动的合外力不一定指向圆心,则加速度不一定指向圆心,故B正确,C错误;
D、做圆周运动的物体,速度是切线方向,只要所受合外力不指向圆心,其速度方向就不与合外力方向垂直,故D正确;
故选:
ABD.
点评:
解决本题的关键知道圆周运动的向心力一定指向圆心,但合外力不一定指向圆心.
2.一辆载重汽车在丘陵山地上匀速行驶,地形如图.由于车轮太陈旧,途中“放炮”.你认为在途中A、B、C、D四处中,放炮的可能性最大的是( )
A.A处B.B处C.C处D.D处
考点:
向心力;牛顿第二定律.
专题:
牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:
汽车在丘陵山地做圆周运动,靠径向的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出何处支持力最大,何处放炮的可能性最大.
解答:
解:
在最高点有:
mg﹣N=m
,解得N=mg﹣
<mg.在最低点,有:
N﹣mg=m
,解得N=mg+m
>mg.知C处支持力最大,则C处最可能放炮.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
点评:
解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行分析.
3.风洞实验中可产生竖直向上的风力,现将一球用线拴住,如图所示放入风洞实验中,使小球竖直平面内做圆周运动,则下列说法正确的是( )
A.当小球运动到最高点a时,线的张力一定最大
B.当小球运动到最低点b时,小球的速度一定最大
C.小球可能做匀速圆周运动
D.小球不可能做匀速圆周运动
考点:
向心力.
专题:
匀速圆周运动专题.
分析:
分析小球所受风力与重力的大小关系:
风力大于重力时,小球运动到最高点a时,线的张力一定最大.若风力等于风力时,小球做匀速圆周运动.
解答:
解:
A、B将一球用线拴住,放入风洞实验中,使小球竖直平面内做圆周运动,风力大于重力,从最低点到最高点的过程中,合外力做正功,小球运动到最高点a时速度最大,线的张力一定最大,故A正确、B错误.
C、若风力等于重力时,小球做匀速圆周运动.故C正确,D错误.
故选AC.
点评:
本题题设条件不明时,要进行讨论,要讨论重力和风力的大小关系,找出等效的最高点和最低点.
4.老山自行车赛场采用的是250米赛道,赛道宽度为7.5米.赛道形如马鞍形,由直线段、过渡曲线段以及圆弧段组成,按2003年国际自盟UCI赛道标准的要求,其直线段倾角为13°,圆弧段倾角为45°,过渡曲线段由13°向45°过渡.假设运动员在赛道上的速率不变,则下列说法中可能正确的是( )
A.在直线段赛道上自行车运动员处于平衡状态
B.在圆弧段赛道上自行车运动员的加速度不变
C.在直线段赛道上自行车受到沿赛道平面斜向上的摩擦力
D.在圆弧段赛道上的自行车可能不受摩擦力作用
考点:
共点力平衡的条件及其应用;牛顿第二定律;向心力.
专题:
牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:
匀速直线运动是平衡状态,匀速圆周运动合力指向圆心.
解答:
解:
A、在直线段赛道上自行车运动员做匀速直线运动,加速度为零,故合力为零,故受力平衡,故A正确;
B、在圆弧段赛道上自行车运动员的速率不变,做匀速圆周运动,故加速度指向圆心,方向不断改变,故B错误;
C、在直线段赛道上自行车运动员做匀速直线运动,加速度为零,故合力为零,直线段倾角为13°,故摩擦力与重力的下滑分量平衡,故C正确;
D、在圆弧段赛道上,自行车做匀速圆周运动,当重力和支持力的合力恰好提供向心力时,无侧向静摩擦力,但在车一定受到向后的滚动摩擦力,故D错误;
故选:
AC.
点评:
本题关键根据运动情况确定加速度,然后根据牛顿第二定律确定合力情况,受力分析后再确定摩擦力情况.
5.如图所示,一椭圆环以AB为轴做匀速转动,P、Q、R是环上的三点,则下列说法正确的是( )
A.向心加速度的大小aP=aQ=aR
B.任意时刻P、Q、R三点向心加速度的方向相同
C.线速度vP>vQ>vR
D.任意时刻P、Q、R三点的线速度方向均不同
考点:
向心力;牛顿第二定律.
专题:
牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:
该题是同轴转动问题,在转盘上各处的角速度相等,利用向心加速度表达式以及角速度和线速度关系进行求解.
解答:
解:
A、椭圆环上各点角速度相等,根据公式an=ω2r,向心加速度与到转动轴O的距离成正比,aP>aQ>aR故A错误;
B、三点向心加速度的方向均是水平指向AB轴的,可以看出任意时刻P、Q、R三点向心加速度的方向相同,B正确;
C、由图可知:
半径rP>rQ>rR,由v=ωr可知,线速度vP>vQ>vR,故C正确;
D、线速度的方向为该点的切线方向,任意时刻P、Q、R三点的线速度方向均相同,故D错误;
故选:
BC.
点评:
解决转盘转动问题要明确角速度、线速度之间关系,利用向心加速度表达式进行求解.
6.如图所示的皮带传动中小轮半径ra是大轮半径rb的一半,大轮上c点到轮心O的距离恰等于ra,若皮带不打滑,则图中a、b、c三点( )
A.线速度之比为2:
1:
1B.角速度之比为2:
1:
2
C.转动周期之比为2:
1:
1D.向心加速度之比4:
2:
1
考点:
线速度、角速度和周期、转速.
专题:
匀速圆周运动专题.
分析:
在皮带传动装置中,皮带不打滑,轮边缘的线速度大小相等,同一轮上各点的角速度相等,由线速度、角速度、周期间的关系式及向心加速度公式分析答题.
解答:
解:
A、点a和点b是同缘传动的边缘点,线速度相等,故:
va=vb=v
点b和点c是同轴传动,角速度相等,故:
ωb=ωc=ω
由于:
vc=ωRc=ω
=
,则三点线速度之比为2:
2:
1,故A错误;
B、a的角速度ωa=
=
=2ω,则三点的角速度之比为2:
1:
1,故B错误;
C、周期T=
,三者角速度之比为2:
1:
1,则周期之比为1:
2:
2,故C错误;
D、向心加速度a=ω2r,角速度之比为2:
1:
1,半径之比为1:
2:
1,则4:
2:
1,故D正确;
故选:
D.
点评:
知道“在皮带传动装置中,皮带不打滑,轮边缘的线速度大小相等,同一轮上各点的角速度相等,”是正确解题的前提与关键,由线速度、角速度、周期间的关系式及向心加速度公式即可正确解题.
7.如图所示,M为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块,abcd为
圆周的光滑轨道,a为轨道的最高点,de面水平且有一定长度.今将质量为m的小球在d点的正上方高为h处由静止释放,让其自由下落到d处切入轨道内运动,不计空气阻力,则( )
A.在h一定的条件下,释放后小球的运动情况与小球的质量有关
B.改变h的大小,就能使小球通过a点后,落回轨道内
C.无论怎样改变h的大小,都不可能使小球通过b点后落回轨道内
D.调节h的大小,使小球飞出de面之外(即e的右面)是可能的
考点:
机械能守恒定律;向心力.
专题:
机械能守恒定律应用专题.
分析:
释放后小球只受重力,根据机械能守恒定律分析小球的运动情况与质量的关系.能使小球通过a点,根据牛顿第二定律和向心力公式求得小球在a点最小速度,小球通过a点后做平抛运动,据平抛运动规律求出水平位移,再与原轨道的半径比较求解.
解答:
解:
A、在h一定的条件下,释放后小球的机械能守恒,其运动情况与小球的质量无关,故A错误;
B、小球能通过a点的最小速度v=
,从a点平抛,R=
gt2,s=vt=
R,所以,无论怎样改变h的大小,都不可能使小球通过a点后落回轨道内,故B错误;
C、小球下落的高度h适当时,小球不能到达a点,但可以使小球通过b点后落回轨道内,故C错误;
D、如果h足够大,小球a点的速度足够大,小球可能会飞出de面之外,故D正确.
故选:
D.
点评:
做这类性的题要判断出它是否会飞出去或落回轨道上的突破点所在,它以一定得初速度做的水平位移是否大于原轨道的半径,大于则飞出去,反之着落回轨道.
8.如图所示,水平的木板B托着木块A一起在竖直平面内做匀速圆周运动,从水平位置a沿逆时针方向运动到最高点b的过程中( )
A.B对A的支持力越来越大B.B对A的支持力越来越小
C.B对A的摩擦力越来越大D.B对A的摩擦力越来越小
考点:
向心力;摩擦力的判断与计算.
专题:
匀速圆周运动专题.
分析:
物块A做匀速圆周运动靠合力提供向心力.在a运动到b的过程中,木块受重力、支持力和静摩擦力.
解答:
解:
A在运动的过程中受重力、支持力、静摩擦力,三个力的合力提供向心力.合力沿水平方向的分力等于A所受的摩擦力,合力沿竖直方向的分力等于重力和支持力的合力,合力的大小不变,由a到b的运动过程中,合力沿水平方向的分力减小,所以摩擦力减小.合力沿竖直方向的分力逐渐增大,所以支持力逐渐减小.
故选:
BD.
点评:
解决本题的关键知道A所受的合力提供向心力,向心力大小不变,知道A所受合力在竖直方向的分力等于重力和支持力的合力,在水平方向的分力等于摩擦力.
9.如图所示,两个用相同材料制成的靠摩擦传动的轮A和B水平放置,两轮半径RA=2RB.当主动轮A匀速转动时,在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A轮边缘上.若将小木块放在B轮上,欲使木块相对B轮也静止,则木块距B轮转轴的最大距离为( )
A.
B.
C.
D.RB
考点:
牛顿第二定律;向心力.
专题:
牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:
A和B用相同材料制成的靠摩擦传动,边缘线速度相同,根据线速度角速度关系可得出角速度的关系,对于在A边缘的木块,最大静摩擦力恰为向心力,若将小木块放在B轮上,欲使木块相对B轮也静止,也是最大静摩擦力提供向心力,根据向心力公式即可求解.
解答:
解:
A和B用相同材料制成的靠摩擦传动,边缘线速度相同,则
ωARA=ωBRB
而RA=2RB.
所以
对于在A边缘的木块,最大静摩擦力恰为向心力,即
m
当在B轮上恰要滑动时,设此时半径为R
则m
解得R=
故选A
点评:
本题要抓住恰好静止这个隐含条件,即最大静摩擦力提供向心力,难度适中.
10.有一种杂技表演叫“飞车走壁”,由杂技演员驾驶摩托车沿圆台形表演台的侧壁,做匀速圆周运动.如图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹,轨迹离地面的高度为h,下列说法中正确的是( )
A.h越高,摩托车对侧壁的压力将越大
B.h越高,摩托车做圆周运动的向心力将越大
C.h越高,摩托车做圆周运动的周期将越小
D.h越高,摩托车做圆周运动的线速度将越大
考点:
牛顿第二定律;向心力.
专题:
牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:
摩托车做匀速圆周运动,提供圆周运动的向心力是重力mg和支持力F的合力,作出力图,得出向心力大小不变.h越高,圆周运动的半径越大,由向心力公式分析周期、线速度大小.
解答:
解:
A、摩托车做匀速圆周运动,提供圆周运动的向心力是重力mg和支持力F的合力,作出力图.设圆台侧壁与竖直方向的夹角为α,侧壁对摩托车的支持力F=
不变,则摩托车对侧壁的压力不变.故A错误.
B、如图向心力Fn=mgcotα,m,α不变,向心力大小不变.故B错误.
C、根据牛顿第二定律得Fn=m
,h越高,r越大,Fn不变,则T越大.故C错误.
D、根据牛顿第二定律得Fn=m
,h越高,r越大,Fn不变,则v越大.故D正确.
故选D
点评:
本题考查应用物理规律分析实际问题的能力,是圆锥摆模型,关键是分析物体的受力情况,研究不变量.
11.如图所示,有一质量为M的大圆环,半径为R,被一轻杆固定后悬挂在O点,有两个质量为m的小环(可视为质点),同时从大环两侧的对称位置由静止滑下.两小环同时滑到大环底部时,速度都为v,则此时大环对轻杆的拉力大小为( )
A.(2m+2M)gB.Mg﹣
C.2m(g+
)+MgD.2m(
﹣g)+Mg
考点:
向心力;牛顿第二定律.
专题:
牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:
根据牛顿第二定律求出小环运动到最低点时,大环对它的拉力,再隔离对大环分析,求出大环对轻杆的拉力大小.
解答:
解:
小环在最低点,根据牛顿第二定律得,F﹣mg=
.则F=mg+m
.对大环分析,有:
T=2F+Mg=2m(g+
)+Mg.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
点评:
解决本题的关键搞清小环做圆周运动向心力的来源,运用牛顿第二定律进行求解.
12.如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动,则只要运动角速度合适,螺丝帽恰好不下滑,假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ,认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时,下述分析正确的是( )
A.螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡
B.螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外,背离圆心
C.此时手转动塑料管的角速度ω=
D.若杆的转动加快,螺丝帽有可能相对杆发生运动
考点:
向心力;牛顿第二定律.
专题:
牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:
分析螺丝帽的受力情况,根据牛顿第二定律研究重力与最大静摩擦力的关系,并判断弹力的方向.螺丝帽做匀速圆周运动,由弹力提供向心力,由牛顿第二定律求出角速度.
解答:
解:
A、螺丝帽受到竖直向下的重力、水平方向的弹力和竖直向上的最大静摩擦力,螺丝帽在竖直方向上没有加速度,根据牛顿第二定律得知,螺丝帽的重力与最大静摩擦力平衡.故A正确.
B、螺丝帽做匀速圆周运动,由弹力提供向心力,所以弹力方向水平向里,指向圆心.故B错误.
C、根据牛顿第二定律得:
N=mω2r,fm=mg,又fm=μN,联立得到ω=
.故C错误.
D、若杆的转动加快,角速度ω增大,螺丝帽受到的弹力N增大,最大静摩擦力增大,螺丝帽不可能相对杆发生运动.故D错误.
故选:
A
点评:
本题情景是新的,实质是简单的圆周运动动力学问题,分析受力情况,确定向心力来源是关键.
二、非选择题(本题共4小题,共40分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的要注明单位)
13.如图所示,内壁光滑的导管弯成圆周轨道竖直放置,其质量为2m,小球质量为m,在管内滚动,当小球运动到最高点时,导管刚好要离开地面,此时小球速度多大?
(轨道半径为R)
考点:
向心力;力的合成与分解的运用;牛顿第二定律.
专题:
牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:
在最高点,导管刚好要离开地面,知球对导管的弹力等于导管的重力,根据牛顿第二定律求出小球的速度.
解答:
解:
在最高点,小球对导管的弹力竖直向上,等于导管的重力,为2mg.
对小球,根据牛顿第二定律得,mg+2mg=m
,解得v=
.
答:
小球的速度为
.
点评:
解决本题的关键通过平衡得出管子对小球的弹力的方向,结合牛顿第二定律进行求解.
14.如图所示,一个人用一根长1m、只能承受74N拉力的绳子,拴着一个质量为1kg的小球,在竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离地面h=6m.转动中小球在最低点时绳子恰好断了.(取g=10m/s2)
(1)绳子断时小球运动的角速度多大?
(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离是多少?
考点:
平抛运动;线速度、角速度和周期、转速.
分析:
(1)绳子断时,绳子的拉力恰好是74N,对小球受力分析,根据牛顿第二定律和向心力的公式可以求得角速