高一物理必修2第一章圆周运动知识点、测试题(附答案)(可编辑修改word版)
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高中物理 第一节 匀速圆周运动基础检测试题 粤教版必修2基础达标1.做匀速圆周运动的物体在运动过程中,下列哪个物理量是变化的( ) A .周期B .角速度C .速率D .速度答案:D2.做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是( )A .线速度越大,角速度一定越大B .线速度越大,周期一定越小C .角速度越大,周期一定越大D .角速度越大,周期一定越小解析:由v =ωr 可知,当v 大时,r 也大,ω不一定大,A 错;由公式v =2πrf 知v大时,若r 也大,T 不一定小,B 错;由ω=2πT知,ω与T 有唯一确定关系,D 正确,C 错. 答案:D3.(双选)一个质点做匀速圆周运动时,它在任意相等的时间内( )A .通过的弧长相等B .通过的位移相等C .转过的角度相等D .速度的变化相等答案:AC4.(2013·上海金山中学高一期末)关于匀速圆周运动物体的线速度、角速度、周期的关系,下列说法中正确的是( )A .线速度大的角速度一定大B .线速度大的周期一定小C .周期小的半径一定大D .转速大的周期一定小答案:D5.一准确运动的机械钟表,下列说法正确的是( )A .秒针转动的周期最长B .时针转动的周期最大C .秒针转动的角速度最大D .秒针、分针、时针上任一点的线速度相同答案:C能力提升6.(双选)甲、乙两物体分别做匀速圆周运动,如果它们转动的半径之比为15,线速度之比为32,则下列说法正确的是( )A .甲、乙两物体的角速度之比是152B .甲、乙两物体的角速度之比是103C .甲、乙两物体的周期之比是215D .甲、乙两物体的周期之比是103解析:由v =ωr 得ω1ω2=v 1r 1v 2r 2=v 1v 2·r 2r 1=32×51=152,A 正确,B 错误;由ω=2πT 得T 1T 2=ω2ω1=215,C 正确,D 错误. 答案:AC7.(2014·佛山中大附中高一)如图所示,质量相等的A 、B 两物块放在匀速转动的水平圆盘上,随圆盘一起做匀速圆周运动,则( )A .它们所受的摩擦力f A >f BB .它们的线速度v A <v BC .它们的运动周期T A <T BD .它们的角速度ωA =ωB解析:A 、B 两物体随圆盘一起做匀速圆周运动,是一种同轴转动问题,所以,它们的角速度相等,周期相等,A 、C 错误,D 正确;由v =ωr 可知,因r A >r B ,所以v A >v B ,B 错误.答案:D8.(2013·北京西城区高一期末)如图所示为某品牌自行车的部分结构.A 、B 分别是飞轮边缘、大齿盘边缘上的点.飞轮14齿,大齿盘42齿.现在提起自行车后轮,转动脚蹬,使大齿盘和飞轮转动,则下列说法正确的是( )A .A 、B 两点线速度大小相等B .A 、B 两点线速度之比为1∶3C .A 、B 两点的角速度大小相等D .A 、B 两点的角速度之比为1∶3答案:A9.(2014·广东梅州高一期末)(双选)如图所示,为一皮带传动装置,右轮半径为r ,a 是它轮缘上的一个点.左侧是一轮轴,大轮的半径是4r ,小轮的半径是2r ,b 点在小轮上,它到轮中心的距离为r .c 点和d 点分别位于小轮和大轮的边缘上.若传动中不打滑,则下列说法正确的是( )A .a 点与b 点的线速度大小相等B .a 点与b 点的角速度大小相等C .a 点与c 点的线速度大小相等D .a 点与d 点的向心加速度大小不相等解析:A 项,a 、c 两点是传送带传动的两轮与边缘上两点,则v a =v c ,b 、c 两点为共轴的轮子上两点,ωb =ωc ,r c =2r b ,则v c =2v b ,所以v a =2v b ,故A 错;B 项,a 、c 两点是传送带传动的两轮子边缘上两点,则v a =v c ,b 、c 两点为共轴的轮子上两点,ωb =ωc ,r c=2r a ,则ωc =12ωa ,所以ωb =12ωa ,故B 错;C 项,a 、c 两点是传送带传动的两轮子边缘上两点则v a =v c ,故C 对;D 项,ωb =12ωa ,ωb =ωd ,则ωd =12ωa ,根据公式a =rω2知,r d =4r a ,所以a a =a d ,故D 错.答案:C。
第六章圆周运动圆周运动课后篇巩固提升合格考达标练1.如图所示,在圆规匀速转动画圆的过程中()A.笔尖的速率不变B.笔尖做的是匀速运动9C.任意相等时间内通过的位移相等D.两相同时间内转过的角度不同,匀速圆周运动的速度大小不变,也就是速率不变,但速度的方向时刻改变,故A 正确,B错误;做匀速圆周运动的物体在任意相等时间内通过的弧长相等,但位移还要考虑方向,C错误;相同时间内转过角度相同,D错误。
2.如图所示为行星传动示意图。
中心“太阳轮”的转动轴固定,其半径为R1,周围四个“行星轮”的转动轴固定,半径均为R2,“齿圈”的半径为R3,其中R1=1.5R2,A、B、C分别是“太阳轮”“行星轮”和“齿圈”边缘上的点,齿轮传动过程中不打滑,那么()A.A点与B点的角速度相同B.A点与B点的线速度相同C.B点与C点的转速之比为7∶2D.A点与C点的周期之比为3∶5,A、B两点的线速度大小相等,方向不同,B错误;由v=rω知,线速度大小相等时,角速度和半径成反比,A、B两点的转动半径不同,因此角速度不同,A错误;B点和C点的线速度大小相等,由v=rω=2πnr可知,B点和C点的转速之比为n B∶n C=r C∶r B,r B=R2,r C=1.5R2+2R2=3.5R2,故n B∶n C=7∶2,C正确;根据v=2πr可知,T A∶T C=r A∶r C=3∶7,D错误。
T3.(多选)如图所示,在冰上芭蕾舞表演中,演员展开双臂单脚点地做着优美的旋转动作,在他将双臂逐渐放下的过程中,他转动的速度会逐渐变快,则它肩上某点随之转动的()A.转速变大B.周期变大C.角速度变大D.线速度变大,即转速变大,角速度变大,周期变小,肩上某点距转动圆心的半径r不变,因此线速度也变大。
4.(2020海南华侨中学高一上学期期末)如图所示是一个玩具陀螺,a、b和c是陀螺上的三个点。
当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,下列表述正确的是()A.a、b和c三点的线速度大小相等B.a、b和c三点的角速度相等C.a、b的角速度比c的大D.c的线速度比a、b的大、b、c三点共轴,角速度相同,B正确,C错误;a、b、c三点半径不等,所以三点的线速度大小不等,A错误;R a=R b>R c,a、b、c三点角速度相同,故a、b两点的线速度大于c点线速度,D错误。
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匀速圆周运动专题从现行高中知识体系来看,匀速圆周运动上承牛顿运动定律,下接万有引力,因此在高一物理中占据极其重要的地位,同时学好这一章还将为高二的带电粒子在磁场中的运动及高三复习中解决圆周运动的综合问题打下良好的基础。
(一)基础知识1。
匀速圆周运动的基本概念和公式(1)线速度大小,方向沿圆周的切线方向,时刻变化;(2)角速度,恒定不变量;(3)周期与频率;(4)向心力,总指向圆心,时刻变化,向心加速度,方向与向心力相同;(5)线速度与角速度的关系为, 、、、的关系为。
所以在、、中若一个量确定,其余两个量也就确定了,而还和有关.2. 质点做匀速圆周运动的条件(1)具有一定的速度;(2)受到的合力(向心力)大小不变且方向始终与速度方向垂直。
合力(向心力)与速度始终在一个确定不变的平面内且一定指向圆心.3. 向心力有关说明向心力是一种效果力。
任何一个力或者几个力的合力,或者某一个力的某个分力,只要其效果是使物体做圆周运动的,都可以认为是向心力。
做匀速圆周运动的物体,向心力就是物体所受的合力,总是指向圆心;做变速圆周运动的物体,向心力只是物体所受合外力在沿着半径方向上的一个分力,合外力的另一个分力沿着圆周的切线,使速度大小改变,所以向心力不一定是物体所受的合外力.(二)解决圆周运动问题的步骤1. 确定研究对象;2. 确定圆心、半径、向心加速度方向;3。
(每日一练)高中物理必修二圆周运动基础知识题库单选题1、如图所示为大小不同的两个转轮,两转轮边缘接触,且接触点无打滑现象。
A点位于大转轮内,B点位于小转轮边缘,两点到各自圆心的距离相等。
当两轮转动时,关于A、B两点周期、线速度及角速度等物理量的关系正确的是()A.T A>T B,v A<v BB.T A=T B,v A<v BC.ωA>ωB,v A<v BD.ωA<ωB,v A=v B答案:A解析:因为轮边缘无打滑,则两轮边缘的线速度相同,设大轮边缘有一点C,则有v B=v C由v=ωR而R C>R B所以ωC<ωB 又由ω=2πT则T C>T B点A与点C同轴,则有ωA=ωC,T A=T C所以T A>T B,ωA<ωB又由R A<R C,ωA=ωC由v=ωR则v A<v C所以v A<v B故A正确,BCD错误;故选A。
2、如图所示,用长为L的细线将小球m悬挂在O点,在O点的正下方L2处有一钉子。
将小球拉至水平位置释放,在细线摆到竖直位置碰到钉子后瞬间,以下说法正确的是()A.细线受到的拉力保持不变B.小球的角速度保持不变C.小球的速度变为原来的2倍D.小球的向心加速度变为原来的2倍答案:D解析:C.依题意,在细线碰到钉子前后瞬间,由于拉力方向与速度方向垂直,拉力不做功,所以小球碰到钉子前后瞬间速度v不变,故C错误;A.小球摆到最低点时,根据牛顿第二定律有F−mg=m v2 r在细线碰到钉子后瞬间,速度v不变,但圆周运动的半径r变小,则细线受到的拉力将变大,故A错误;B.根据ω=v r可知,v不变,r减小,则小球的角速度变大,故B错误;D.根据a n=v2 r可知,v不变,r变为原来的一半,则小球的向心加速度变为原来的2倍,故D正确。
故选D。
3、当列车以恒定速率v通过一段半径为r的水平圆弧形弯道时,乘客发现在车厢顶部悬挂玩具小熊的细线与车厢侧壁平行,同时观察放在桌面上的质量为m的小物块。
高中物理学习材料桑水制作河北省衡水市景县梁集中学高一年级圆周运动针对训练 2015-1-221.静止在地球上的物体都要随地球一起转动,下列说法正确的是( )A.它们的运动周期都是相同的B.它们的线速度都是相同的C.它们的线速度大小都是相同的D.它们的角速度是不同的2.关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系,下面说法中正确的是( )A.线速度大的角速度一定大B.线速度大的周期一定小C.角速度大的半径一定小D.角速度大的周期一定小3.如图所示是一个玩具陀螺.a、b和c是陀螺外表面上的三个点.当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,下列表述正确的是( )A.a、b和c三点的线速度大小相等B.a、b和c三点的角速度相等C.a、b的角速度比c的大D.c的线速度比a、b的大4.甲、乙两个做匀速圆周运动的质点,它们的角速度之比为3∶1,线速度之比为2∶3,那么下列说法中正确的是( )A.它们的半径之比为2∶9B.它们的半径之比为1∶2C.它们的周期之比为2∶3D.它们的周期之比为1∶35.如图所示,两个小球固定在一根长为l的杆的两端,绕杆上的O点做圆周运动.当小球A的速度为v A时,小球B的速度为v B,则轴心O到小球A的距离是( )A .v A (v A +vB )l B.v A l v A +v BC.(v A +v B )l v AD.(v A +v B )l v B6 如图9所示,一个圆环绕着一沿竖直方向通过圆心的轴OO ′做匀速转动,M 点和圆心的连线与竖直轴的夹角为60°.N 点和圆心的连线与竖直轴的夹角为30°,则环上M 、N 两点的线速度大小之比v M ∶v N =________;角速度大小之比ωM ∶ωN =________;周期大小之比T M ∶T N =________.7.如果把钟表上的时针、分针、秒针看成匀速转动,那么它们的角速度之比为ω时∶ω分∶ω秒=________;设时针、分针、秒针的长度之比为1∶1.5∶1.8,那么三个指针尖端的线速度大小之比为v 时∶v 分∶v 秒=________.8.如图所示,两个摩擦传动的轮子,A 为主动轮,转动的角速度为ω.已知A 、B 轮的半径分别是R 1和R 2,C 点离圆心的距离为R 22,求C 点处的角速度和线速度.9.2009年花样滑冰世锦赛双人滑比赛中,张丹、张昊再次获得亚军.张昊(男)以自己为转轴拉着张丹(女)做匀速圆周运动,转速为30 r/min.张丹的脚到转轴的距离为1.6 m .求:(1)张丹做匀速圆周运动的角速度;(2)张丹的脚运动速度的大小.10、如图所示,在半径为R 的水平圆板中心轴的正上方高h 处水平抛出一小球,圆板做匀速转动,当圆板半径OB 转到与小球初速度方向平行时(图示位置),开始抛出小球,要使小球与圆板只碰一次,且碰撞点为B ,求:⑴小球的初速度大小;⑵圆板转动的角速度大小。
一、第六章 圆周运动易错题培优(难)1.两个质量分别为2m 和m 的小木块a 和b (可视为质点)放在水平圆盘上,a 与转轴OO ’的距离为L ,b 与转轴的距离为2L ,a 、b 之间用强度足够大的轻绳相连,木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k 倍,重力加速度大小为g .若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,开始时轻绳刚好伸直但无张力,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( )A .a 、b 所受的摩擦力始终相等B .b 比a 先达到最大静摩擦力C .当2kgLω=a 刚要开始滑动 D .当23kgLω=b 所受摩擦力的大小为kmg 【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】AB .木块随圆盘一起转动,静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律可知,木块受到的静摩擦力f =mω2r ,则当圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动时,木块b 的最大静摩擦力先达到最大值;在木块b 的摩擦力没有达到最大值前,静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律可知,f=mω2r ,a 和b 的质量分别是2m 和m ,而a 与转轴OO ′为L ,b 与转轴OO ′为2L ,所以结果a 和b 受到的摩擦力是相等的;当b 受到的静摩擦力达到最大后,b 受到的摩擦力与绳子的拉力合力提供向心力,即kmg +F =mω2•2L ①而a 受力为f′-F =2mω2L ②联立①②得f′=4mω2L -kmg综合得出,a 、b 受到的摩擦力不是始终相等,故A 错误,B 正确; C .当a 刚要滑动时,有2kmg+kmg =2mω2L +mω2•2L解得34kgLω=选项C 错误;D. 当b 恰好达到最大静摩擦时202kmg m r ω=⋅解得02kgLω=因为32432kg kg kgL L L >>,则23kgLω=时,b 所受摩擦力达到最大值,大小为kmg ,选项D 正确。
故选BD 。
2.如图所示,两个啮合的齿轮,其中小齿轮半径为10cm ,大齿轮半径为20cm ,大齿轮中C 点离圆心O 2的距离为10cm ,A 、B 两点分别为两个齿轮边缘上的点,则A 、B 、C 三点的( )A .线速度之比是1:1:2B .角速度之比是1:2:2C .向心加速度之比是4:2:1D .转动周期之比是1:2:2 【答案】CD 【解析】 【分析】 【详解】A .同缘传动时,边缘点的线速度相等v A =v B ①同轴转动时,各点的角速度相等ωB =ωC ②根据v =ωr ③由②③联立代入数据,可得B C 2v v =④由①④联立可得v A :v B :v C =2:2:1A 错误;B .由①③联立代入数据,可得A B :2:1ωω=⑤再由②⑤联立可得A B C ::2:1:1ωωω=⑥B 错误; D .由于2T πω=⑦由⑥⑦联立可得A B C ::1:2:2T T T =D 正确; C .根据2a r ω= ⑧由⑥⑧联立代入数据得A B C ::4:2:1a a a =C 正确。
(每日一练)通用版高中物理必修二圆周运动知识汇总大全单选题1、2021年10月16日,我国成功发射神州十三号载入飞船。
飞船绕地球的运动可看作匀速圆周运动,下列说法正确的是()A.飞船的周期不变B.飞船的线速度不变C.飞船的加速度不变D.飞船所受的合力为零答案:A解析:A.匀速圆周运动的周期不变,是一定值,故A正确;BCD.匀速圆周运动的线速度方向,加速度方向都在变化,所以线速度、加速度在变化;合力大小不为零,等于向心力,故BCD错误。
故选A。
2、如图所示为表演杂技“飞车走壁”的示意图。
演员骑摩托车在一个圆桶形结构的内壁上飞驰,做匀速圆周运动,图中a、b两个虚线圆表示同一位演员骑同一辆摩托,在离地面不同高度处进行表演的运动轨迹,不考虑车轮受到的摩擦力,下列说法中正确的是()A .在a 轨道上运动时角速度较小B .在b 轨道上运动时线速度较大C .在a 轨道上运动时摩托车对侧壁的压力较大D .在b 轨道上运动时摩托车和运动员所受的向心力较小答案:A解析:A .对摩托车做受力分析有小球在竖直方向上的受力平衡mg =Nsinθ小球水平方向做匀速圆周运动Ncosθ=ma n解得a n =gcotθ由a n =ω2rω=√gcotθr由于ra > rb ,则在a 轨道上运动时角速度较小,A 正确;B .由a n =v 2rv=√grcotθ由于ra > rb,则在a轨道上运动时线速度较大,B错误;C.根据N=mgsinθ可知,在a、b轨道上运动时摩托车对侧壁的压力相同,C错误;D.由选项A知,在a、b轨道上运动时摩托车运动的向心加速度相同,所以摩托车运动的向心加速度相同,所以摩托车和运动员所受的向心力相同,D错误。
故选A。
3、甲、乙两个物体都做匀速圆周运动,转动半径比为3:4,它们在相同的时间里转过的角度相等,则它们所受的向心加速度之比为()A.3:4B.4:3C.4:9D.9:4答案:A解析:它们在相同的时间里转过的角度相等,根据角速度定义ω=ΔθΔt可知ω1:ω2=1:1 由题意r1:r2=3:4 根据a=ω2r得:a1:a2=3:4故选A。
一、第六章 圆周运动易错题培优(难)1.如图甲所示,半径为R 、内壁光滑的圆形细管竖直放置,一可看成质点的小球在圆管内做圆周运动,当其运动到最高点A 时,小球受到的弹力F 与其过A 点速度平方(即v 2)的关系如图乙所示。
设细管内径略大于小球直径,则下列说法正确的是( )A .当地的重力加速度大小为R bB .该小球的质量为a bR C .当v 2=2b 时,小球在圆管的最高点受到的弹力大小为a D .当0≤v 2<b 时,小球在A 点对圆管的弹力方向竖直向上 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】AB .在最高点,根据牛顿第二定律2mv mg F R-= 整理得2mv F mg R=- 由乙图斜率、截距可知a mg =, m a R b=整理得a m Rb =,b g R= A 错误,B 正确;C .由乙图的对称性可知,当v 2=2b 时F a =-即小球在圆管的最高点受到的弹力大小为a ,方向竖直向下,C 正确; D .当0≤v 2<b 时,小球在A 点对圆管的弹力方向竖直向下,D 错误。
故选BC 。
2.如图所示,水平转台上有一个质量为m 的小物块,用长为L 的轻细绳将物块连接在通过转台中心的转轴上,细绳与竖直转轴的夹角为θ,系统静止时细绳绷直但张力为零.物块与转台间动摩擦因数为μ(<tan μθ),设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.物块随转台由静止开始缓慢加速转动,在物块离开转台前( )A .物块对转台的压力大小等于物块的重力B .转台加速转动的过程中物块受转台的静摩擦力方向始终指向转轴C .绳中刚出现拉力时,sin gL μθD cos gL θ【答案】CD 【解析】 【详解】A .当转台达到一定转速后,物块竖直方向受到绳的拉力,重力和支持力,故A 错误;B .转台加速转动的过程中,物块做非匀速圆周运动,故摩擦力不指向圆心,B 错误;C .当绳中刚好要出现拉力时,2sin μmg m ωL θ=故sin gL μωθ=C 正确;D .当物块和转台之间摩擦力为0时,物块开始离开转台,故2tan sin mg m L θωθ=cos gL θ,故D 正确;故选CD 。
圆周运动单元测试一、单选题1.弹簧秤用细线系两个质量都为m的小球,现让两小球在同一水平面内做匀速圆周运动,两球始终在过圆心的直径的两端,如图所示,此时弹簧秤读数()A.大于2mg B.等于2mg C.小于2mg D.无法判断2.两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点并在同一水平面内做匀速圆周运动如图,则它们的()A.运动周期相同B.运动的线速度相同C.运动的角速度不同D.向心加速度相同3.如图所示,质量为m的小明(可视为质点)坐摩天轮。
小明乘坐的座舱与摩天轮的转轴间的距离为r,摩天轮以大小为k gr(常数k<1,g为重力加速度)的角速度做匀速圆周运动。
若小明坐在座舱水平座垫上且双脚不接触底板,则下列说法正确的是()A.小明通过最高点时不受重力B.小明做匀速圆周运动的周期为2πr k gC.小明通过最高点时处于完全失重状态D.小明通过最低点时对座舱座垫的压力大小为k2mg4.由于高度限制,车库出入口采用图所示的曲杆道闸,道闸由转动杆OP 与横杆PQ 链接而成,P 、Q 为横杆的两个端点。
在道闸抬起过程中,杆PQ 始终保持水平。
杆OP 绕O 点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中,下列说法正确的是( )A .P 点的线速度大小不变B .P 点的加速度方向不变C .Q 点在竖直方向做匀速运动D .Q 点在水平方向做匀速运动5.如图所示,质量为m 的小球固定在长为L 的细杆一端,绕细杆的另一端O 点在竖直面内做圆周运动,小球转到最高点A 时,线速度大小为2gL ,则此时小球对细杆的作用力方向和大小分别为( )A .向下,2mgB .向上,2mgC .向上,32mgD .向下,32mg 6.一长为L 的轻杆下端固定一质量为m 的小球,上端连在光滑水平轴上,轻杆可绕水平轴在竖直平面内运动(不计空气阻力),如图所示。
当小球在最低点时给它一个水平初速度v 0,小球刚好能做完整的圆周运动。
人教版物理必修2·圆周运动单元测试2021学年高一物理?圆周运动?单元测试班别:__________姓名:__________学号:_________一、单项选择题〔每题4分,共40分〕1 .以下关于做圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系,以下说法中正确的选项是〔〕A.线速度大的角速度一定大 B.线速度大的周期一定小C.角速度大的半径一定小 D.角速度大的周期一定小2 .关于曲线运动的说法中正确的选项是〔〕A.做曲线运动物体的加速度方向跟它的速度方向不在同一直线上B.速度变化的运动必定是曲线运动C.受恒力作用的物体不做曲线运动D.加速度变化的运动必定是曲线运动3.关于质点做匀速圆周运动的以下说法中,正确的选项是〔〕A.由a v2可知,a与r成反比rB.由a2r可知,a与r成正比C.由v r可知,与r成反比,v与r成正比D.由2可知,与T成反比T4.如下图,当正方形薄板绕过其中心点O并与板垂直的轴转动时,板上的A、B两点〔〕A.角速度之比A:B2:1B.角速度之比A:B1:2C.线速度之比v A:v B2:1D.线速度之比v A:v B1:2B和C是一组塔轮,即B和C半径不同,但固定在同一个转轴上,其半径之比为R B:R C3:2,A轮半径大小与C相同,使它与B轮紧靠在一起,当A轮绕过其中心的竖直轴转动时,由于摩擦作用,B轮也随之无滑动地转动起来。
a、b、c分别为三轮边缘上的三点,那么a、b、c三点在运动过程中的〔〕A.B.C.D.E.F.G.线速度大小之比为3:2:2H.角速度之比为3:3:2I.转速之比为2:3:2J.向心加速度大小之比是9:6:41人教版物理必修2·圆周运动单元测试质量为m的汽车,以速率v通过半径为r的凹形桥,在桥面最低点时汽车对桥面的压力大小是:mv2B.mv2mv2A.mg C.mg D.mgr r r7.一轻杆一端固定质量为m的小球,以O另一端为中心,是小球在竖直面内做半径为r的匀速圆周运动,如下图,那么以下说法正确的选项是〔〕小球通过最高点时,杆所收到的弹力可以等于零小球通过最高点的最小速度是gR小球通过最高点时,杆对球的作用力一定随着速度的增大而增大小球通过最高点时,杆对球的作用力一定随着速度的增大而减小38.一汽车通过拱形桥顶点的速度为10m/s,车队桥顶的压力为车重的,如果要使车在桥4顶对桥面没有压力,车速至少为〔〕A.15m/sB.20m/sC.25m/sD.30m/s计算机硬盘的内部结构如下图,读写磁头在计算机的指令下移动到某个位置,硬盘盘面在电机的带动下高速旋转,通过读写磁头读写下方磁盘上面的数据。
02 圆周运动 一、选择题 1.(多选+原创)如图所示是洗衣机的脱水桶。
在甩干衣服时,脱水桶绕竖直轴高速转动,衣服紧贴脱水桶的侧壁并随之转动。
下列说法正确的是A .衣服做圆周运动的向心力由静摩擦力提供B. 衣服所受重力和静摩擦力的合力为零C .水滴受到的离心力大于它受到的向心力,而沿切线方向甩出D .水滴与衣服间的附着力小于它所受的向心力,于是水滴沿切线方向甩出 1.BD 解析:衣服受重力、桶壁的支持力和静摩擦力,桶壁对衣服的支持力提供衣服做圆周运动的向心力,重力和静摩擦力平衡,选项A 错误,B 正确;脱水过程中,衣物做离心运动而甩向桶壁,水滴依附的附着力是一定的,当水滴因做圆周运动所需的向心力大于该附着力时,而转筒有洞,不能提供足够大的向心力,水滴就会被甩出去,增大向心力,会使更多水滴被甩出去.水滴与衣服间的附着力小于它所受的向心力,于是水滴沿切线方向甩出,选项C 错误,D 正确。
2.(单选+原创)如图所示,某游乐场的大型摩天轮匀速旋转,其半径为R ,旋转一周需要时间为t 。
此刻质量为m 的小华乘坐的车厢处于摩天轮的最底部。
则下列说法正确的是( )A .摩天轮运动的角速度t π2B .摩天轮运动的线速度tR π2 C .摩天轮运动的向心加速度2224t R π D .在最低点时的座椅对小华的作用力224tR m π 2.B 解析:由题设知周期为t ,由角速度的定义式有tπ2,选项A 错误;由线速度的定义式有tR v π2=,选项B 正确;由向心加速度的定义式有224t R a π=,选项C 错误;根据牛顿第二定律有224t R m mg F π=-,则在最低点时的座椅对小华的作用力为224tR m mg π+,选项D 错误。
3.(多选)如图所示,长为L 的细绳一端固定,另一端系一质量为m 的小球。
给小球一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆,设细绳与竖直方向的夹角为θ。
一、第六章 圆周运动易错题培优(难) 1.两个质量分别为2m和m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO’的距离为L,b与转轴的距离为2L,a、b之间用强度足够大的轻绳相连,木块与圆盘的
最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g.若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,开始时轻绳刚好伸直但无张力,用表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是( )
A.a、b所受的摩擦力始终相等
B.b比a先达到最大静摩擦力
C.当2kgL时,a刚要开始滑动
D.当23kgL时,b所受摩擦力的大小为
kmg
【答案】BD 【解析】 【分析】 【详解】 AB.木块随圆盘一起转动,静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律可知,木块受到的静摩
擦力f=mω2r,则当圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动时,木块b的最大静摩擦力先达到最大值;在木块b的摩擦力没有达到最大值前,静摩擦力提供向心力,由牛顿第二定律可知,f=mω2r,a和b的质量分别是2m和m,而a与转轴OO′为L,b与转轴OO′为2L,所以结果a和b受到的摩擦力是相等的;当b受到的静摩擦力达到最大后,b受到的摩擦力与绳子的拉力合力提供向心力,即 kmg+F=mω2•2L ①
而a受力为 f′-F=2mω2L ②
联立①②得 f′=4mω2L-kmg 综合得出,a、b受到的摩擦力不是始终相等,故A错误,B正确; C.当a刚要滑动时,有
2kmg+kmg=2mω2L+mω2•2L 解得 34kgL= 选项C错误; D. 当b恰好达到最大静摩擦时
202kmgmr
解得
02kgL
因为32432kgkgkgLLL,则23kgL时,b所受摩擦力达到最大值,大小为kmg,选项D正确。
故选BD。
2.如图所示,叠放在水平转台上的物体 A、B 及物体 C 能随转台一起以角速度 匀速转动,A,B,C 的质量分别为 3m,2m,m,A 与 B、B 和 C 与转台间的动摩擦因数都为 ,A 和B、C 离转台中心的距离分别为 r、1.5r。设最大静摩擦力等于 滑动摩擦力,下列说法正确的是(重力加速度为 g )( )
圆周运动单元测试 一、单选题 1.如图是磁带录音机的磁带盒的示意图,A 、B 为缠绕磁带的两个轮子边缘上的点,两轮的半径均为r ,在放音结束时,磁带全部绕到了B 轮上,磁带的外缘半径3R r ,C 为磁带外缘上的一点,现在进行倒带此时下列说法正确的是( )A .A 、B 、C 三点的周期之比为3:1:3 B .A 、B 、C 三点的线速度之比为3:1:3C .A 、B 、C 三点的角速度之比为1:3:3D .A 、B 、C 三点的向心加速度之比为9:1:42.如图所示,将物块P 置于沿逆时针方向转动的水平转盘上,并随转盘一起转动(物块与转盘间无相对滑动)。
图中c 方向指向圆心,a 方向与c 方向垂直,下列说法正确的是( )A .若物块P 所受摩擦力方向为a 方向,则转盘匀速转动B .若物块P 所受摩擦力方向为b 方向,则转盘匀速转动C .若物块P 所受摩擦力方向为c 方向,则转盘加速转动D .若物块P 所受摩擦力方向为d 方向,则转盘减速转动3.如图所示,光滑水平面上,质量为m 的小球在拉力F 作用下做匀速圆周运动。
若小球运动到P 点时,拉力F 发生变化,下列关于小球运动情况的说法中正确的是 ( )A .若拉力突然消失,小球将沿轨迹Pa 做离心运动B .若拉力突然变小,小球可能沿轨迹Pa 做离心运动C .若拉力突然变大,小球可能沿轨迹Pb 做离心运动D .若拉力突然变小,小球可能沿轨迹Pc 做近心运动 4.一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为R ,甲、乙物体质量分别为M 和m (M >m ),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍,两物体用一根长为L (L <R )的水平轻绳连在一起.如图所示,若将甲物体放在转轴的正上方,甲、乙之间连线刚好沿半径方向被拉直,要使两物体与圆盘不发生相对滑动,则圆盘旋转的角速度最大不得超过(两物体均看作质点,重力加速度为g )( )A .()M m gmL μ- B .g L μ C .()M m gM μ+ D .μ(M m)g mL+ 5.如图所示,长为L 的轻杆,一端固定一个质量为m 的小球,另一端固定在水平转轴O 上,杆随转轴O 在竖直平面内匀速转动,角速度为ω,某时刻杆对球的作用力恰好与杆垂直,则此时杆与水平面的夹角θ是(重力加速度为g )A .2sin Lg ωθ= B .2tan Lg ωθ= C .2sin gL θω= D .2tan gL θω=6.如图所示,照片中的汽车在水平路面上做匀速圆周运动,已知图中双向四车道的总宽度约为15m ,假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍,则运动的汽车( )A .所受的合力可能为零B .只受重力和地面支持力作用C .最大速度不能超过25m/sD .所需的向心力由重力和支持力的合力提供7.质量为m 的小球由不能伸长的轻绳a 和b 分别系于一轻质细杆的A 点和B 点,如图所示,当绳a 与水平方向成θ角时,绳b 恰处于伸直状态且水平,此时绳b 的长度为l 。
1 1.曲线运动 1. 曲线运动的特征 (1) 曲线运动的轨迹是曲线。 (2) 由于运动的速度方向总沿轨迹的切线方向,又由于曲线运动的轨迹是曲线,所以 曲线运动的速度方向时刻变化。即使其速度大小保持恒定,由于其方向不断变化,所以说: 曲线运动一定是变速运动。 (3) 由于曲线运动的速度一定是变化的,至少其方向总是不断变化的,所以,做曲线运动的物体的中速度必不为零,所受到的合外力必不为零,必定有加速度。(注意:合外力 为零只有两种状态:静止和匀速直线运动。) 曲线运动速度方向一定变化,曲线运动一定是变速运动,反之,变速运动不一定是曲线运动。
2. 物体做曲线运动的条件 (1)从动力学角度看:物体所受合外力方向跟它的速度方向不在同一条直线上。(2)从运动学角度看:物体的加速度方向跟它的速度方向不在同一条直线上。 3.匀变速运动: 加速度(大小和方向)不变的运动。 也可以说是:合外力不变的运动。
4 曲线运动的合力、轨迹、速度之间的关系 (1) 轨迹特点:轨迹在速度方向和合力方向之间,且向合力方向一侧弯曲。 (2) 合力的效果:合力沿切线方向的分力 F2 改变速度的大小,沿径向的分力 F1 改变速度的方向。
①当合力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体的速率将增大。 ②当合力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体的速率将减小。 ③当合力方向与速度方向垂直时,物体的速率不变。(举例:匀速圆周运动)
2. 绳拉物体 合运动:实际的运动。对应的是合速度。 方法:把合速度分解为沿绳方向和垂直于绳方向。 2
x 2 x 2 AB BC d 3. 小船渡河 例 1:一艘小船在 200m 宽的河中横渡到对岸,已知水流速度是 3m/s,小船在静水中的速度是 5m/s, 求:(1)欲使船渡河时间最短,船应该怎样渡河?最短时间是多少?船经过的位移多大? (2)欲使航行位移最短,船应该怎样渡河?最短位移是多少?渡河时间多长? 船渡河时间:主要看小船垂直于河岸的分速度,如果小船垂直于河岸没有分速度, 则不能渡河。 t d v cos tmin v 船 船 (此时=0°,即船头的方向应该垂直于河岸) 解:(1)结论:欲使船渡河时间最短,船头的方向应该垂直于河 岸。渡河的最短时间为: t = d 合速度为: v 合 min 船 合位移为: x 或者 x v合 t (2)分析: 怎样渡河:船头与河岸成向上游航行。 最短位移为: xmin d 合速度为: v v sin对应的时间为: t d 合 船 合 v 2 v 2 船 水 d 2 (v t)2 水
v 2 v 2 船 水
v v 3
x 2 x 2 AB BC v 例 2:一艘小船在 200m 宽的河中横渡到对岸,已知水流速度是 5m/s,小船在静水中的速度是 4m/s, 求:(1)欲使船渡河时间最短,船应该怎样渡河?最短时间是多少?船经过的位移多大? (2)欲使航行位移最短,船应该怎样渡河?最短位移是多少?渡河时间多长? 解:(1)结论:欲使船渡河时间最短,船头的方向应该垂直于河岸。 渡河的最短时间为: t = d 合速度为: v min 合 船 合位移为: x 或者 x v合 t (2)方法:以水速的末端点为圆心,以船速的大小为半径做圆,过水速的初端点做圆的切线,切线即为所求合速度方向。 如左图所示:AC 即为所求的合速度方向。 v cos v船 v水 v sin 相关结论: 合 x x 水 d dv水 min AC cos v t xmin 或t d v合 v船 sin vx v0 4. 平抛运动基本规律 vy gt 1. 速度: y gt 合速度: v 方向: tan vx vo x v0t y 1 gt 2. 位移 y 1 gt 2 合位移: x合 方向: tanx 2 v 2 o 3. 时间由: y 1 gt 2 2 得 t (由下落的高度 y 决定) 4. 平抛运动竖直方向做自由落体运动,匀变速直线运动的一切规律在竖直方向上都成立。 v 2 v 2 船 水 d 2 (v t)2 水
v 2 v 2 水 船
v 2 v 2 x y
x2 y2 2 y g
v 船 4 绳模型
5. tan 2 tan 速度与水平方向夹角的正切值为位移与水平方向夹角正切值的 2 倍。 6. 平抛物体任意时刻瞬时速度方向的反向延长线与初速度方向延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。(A 是 OB 的中点)。
5.匀速圆周运动 1. 线速度:质点通过的圆弧长跟所用时间的比值。 v s r t
2
r 2fr 2nr
T 单位:米/秒,m/s
2. 角速度:质点所在的半径转过的角度跟所用时间的比值。 t
2
2f T 2n 单位:弧度/秒,rad/s
3. 周期:物体做匀速圆周运动一周所用的时间。 T 2r 2 v 单位:秒,s
4. 频率:单位时间内完成圆周运动的圈数。 1
f 单位:赫兹,Hz
T
5. 转速:单位时间内转过的圈数。 n N t 单位:转/秒,r/s n f (条件是转速 n 的单位必须为转/秒)
v2 2 2 2 2
6.向心加速度: a r v ( )
r T r (2f ) r
v2 2 2 2 2
7.向心力: F ma m mr mv m( )
r T r m(2f ) r
三种转动方式 5
Rg Rg
Rg
Rg Rg Rg
6.竖直平面的圆周运动 1.“绳模型”如上图所示,小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况。 (注意:绳对小球只能产生拉力) (1) 小球能过最高点的临界条件:绳子和轨道对小球刚好没有力的作用 v2 mg = m
R v
临界 =
(2) 小球能过最高点条件:v ≥ (当 v > 时,绳对球产生拉力,轨道对球产生压力)
(3) 不能过最高点条件:v < (实际上球还没有到最高点时,就脱离了轨道) 2.“杆模型”,小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况 (注意:轻杆和细线不同,轻杆对小球既能产生拉力,又能产生推力。)
(1) 小球能过最高点的临界条件:v=0,F=mg (F 为支持力) (2) 当 0F>0(F 为支持力) (3) 当 v= 时, F=0 (4) 当 v> 时,F 随 v 增大而增大,且 F>0(F 为拉力)
(课堂习题) 一、选择题(每小题4分,共52分)
1. 下列说法正确的是( ) A.做曲线运动的物体受到的合力一定不为零 B.做曲线运动的物体的加速度一定是变化的 C.物体在恒力作用下,不可能做曲线运动 D.物体在变力作用下,可能做直线运动,也可能做曲线运动2.关于运动的合成,下列说法正确的是( ) A.合运动的速度一定比每一个分运动的速度大 B.两个匀速直线运动的合运动,一定是匀速直线运动 C.两个分运动是直线运动的合运动,一定是直线运动
Rg 6
D.两个分运动的时间,一定与它们的合运动的时间相等 3.要想在最短的时间内渡过一条河流,则小船的船头应该( ) A.垂直指向对岸 B.斜指向上游方向 C.斜指向下游方向 D.不知水流速度无法判断4.下列关于平抛运动的说法中正确的是( ) A.平抛运动是匀变速运动 B.平抛运动是变加速运动C.任意两段时间内加速度相同 D.任意两段相等时间内速度变化相同 5. 在探究平抛运动规律的实验中,下列哪些因素对探究规律有影响( ) A.弧形轨道末端不水平 B.弧形轨道不光滑 C.实验小球为轻质小球 D.坐标原点不在抛出点 6. 下列物理量中既可以决定一个物体平抛运动飞行时间,又影响物体水平位移的是 ( )
A.抛出的初速度 B.抛出时的竖直高度 C.抛体的质量 D.物体的质量和初速度7.关于匀速圆周运动的说法中正确的是( ) A.匀速圆周运动是匀速运动 B.匀速圆周运动是变速运动 C.匀速圆周运动的线速度不变 D.匀速圆周运动的角速度不变 8.下列说法中错误的是( ) A.做匀速圆周运动的物体没有加速度 7
B.做匀速圆周运动的物体所受合力为零 C.匀速圆周运动的加速度保持不变 D.做匀速圆周运动的物体处于平衡状态 9.关于向心力的说法正确的是( ) A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 B.向心力不改变圆周运动物体速度的大小 C.做匀速圆周运动的物体所受的合力即为其向心力 D.做匀速圆周运动的物体所受的向心力是不变的 10.关于向心力和向心加速度的说法,正确的是( ) A.向心力是指向圆心方向的合力 B.向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中一种力或某种力的分力
C.向心加速度描述速度大小变化的快慢D.向心加速度描述速度方向变化的快慢 11. 用长短不同,材料相同的同样粗细的绳子,各栓着一个质量相同的小球,在光滑水平面上做匀速圆周运动,那么( )
A.小球以相同的线速度运动时,长绳易断B.小球以相同的角速度运动时,长绳易断C.小球以相同的角速度运动时,短绳易断D.不管怎样都是短绳易断 12. 有一种大型游戏器械,它是一个圆筒型大容器,筒壁竖直,游客进入容器后靠筒壁站立,当圆筒开始转动后,转速加快到一定程度时,突然地板塌落,游客发现自己没有落下去,是因为( )
A. 游客受到与筒壁垂直的压力作用