【精选】2019学年高中物理第五章曲线运动第4节圆周运动课时跟踪检测新人教版必修2练习
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课时跟踪检测(一)曲线运动1.质点在一平面内沿曲线由P运动到Q,如果用v、a、F分别表示质点在运动过程中的速度、加速度和受到的合外力,下图中可能正确的是( )解析:选D 物体做曲线运动,物体的速度的方向是沿着轨迹的切线方向,所以A错误;物体受到的合力应该指向运动轨迹的弯曲的内侧,并且合力的方向和加速度的方向是相同的,所以加速度的方向也是指向运动轨迹的弯曲的内侧,由此可以判断B、C错误,D正确。
2.关于做曲线运动的物体,下列说法中正确的是( )A.物体的速度方向一定不断改变B.物体的速度大小一定不断改变C.物体的加速度方向一定不断改变D.物体的加速度大小一定不断改变解析:选A 对于曲线运动来说,速度方向始终沿着轨迹某点的切线方向,其方向一定会发生变化,而大小则有可能不变,故选项A正确,B错误;曲线运动的加速度有可能不变,即有可能做匀变速曲线运动,故选项C、D错误。
3.河宽420 m,船在静水中速度为4 m/s,水流速度是3 m/s,则船过河的最短时间是( ) A.140 s B.100 s C.84 s D.105 s解析:选D 船参与了两个分运动,沿船头指向的分运动和沿水流方向的分运动,渡河时间等于沿船头指向分运动的时间,当船头与河岸垂直时,沿船头方向的分运动的位移最小,故渡河时间最短,因而有:t=dv船=4204s=105 s,故D正确。
4.[多选]下列说法中正确的是( )A.物体受到的合外力方向与速度方向相同时,物体做加速直线运动B.物体受到的合外力方向与速度方向成锐角时,物体做曲线运动C.物体受到的合外力方向与速度方向成锐角时,物体做减速直线运动D.物体受到的合外力方向与速度方向相反时,物体做减速直线运动解析:选ABD 当物体的运动方向与所受合外力方向在一条直线上时,物体做直线运动,运动方向与合外力方向相同时物体做加速直线运动,运动方向与合外力方向相反时物体做减速直线运动,选项A、D正确。
4 圆周运动对点训练知识点一 初步描述圆周运动的物理量 1.下列说法中正确的是( )A .匀速圆周运动是线速度不变的运动B .匀速圆周运动是角速度不变的运动C .匀速圆周运动是角速度不断变化的运动D .匀速圆周运动是相对圆心位移不变的运动 2.关于匀速圆周运动,下列说法正确的是( ) A .匀速圆周运动就是匀速运动 B .匀速圆周运动是一种变加速运动 C .做匀速圆周运动的物体处于平衡状态 D .匀速圆周运动的加速度是恒定不变的 3.(多选)质点做匀速圆周运动时( ) A .线速度越大,其转速一定越大 B .角速度大时,其转速一定大C .线速度一定时,半径越大,则周期越长D .无论半径大小如何,角速度越大,则质点的周期一定越长4.做匀速圆周运动的物体在10s 内沿半径为2m 的圆周运动了100m ,它的角速度为( )A .2rad/sB .10rad/sC .5rad/sD .5m/s图L5-4-15.(多选)如图L5-4-1所示,一球绕中心线OO′以角速度ω转动,则( ) A .A 、B 两点的角速度相等 B .A 、B 两点的线速度相等C .若θ=30°,则v A ∶v B =3∶2D .若θ=30°,则v A ∶v B =1∶26.机械手表的分针与时针的运动可视为匀速圆周运动,分针与时针从第一次重合到第二次重合经历的时间为( )A .1hB.1211hC.1112hD.1312h图L5-4-27.如图L5-4-2所示是一个玩具陀螺,a 、b 和c 是陀螺表面上的三个点.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8.两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,如图L5-4-3所示.当小球1的速度为v 1时,小球2的速度为v 2,则转轴O 到小球2的距离为( )图L5-4-3A.v 1v 1+v 2LB.v 2v 1+v 2L C.v 1+v 2v 1LD.v 1+v 2v 2L 知识点二 涉及圆周运动的传动问题9.(多选)图L5-4-4为某一皮带传动装置.主动轮的半径为r 1,从动轮的半径为r 2.已知主动轮顺时针转动,转速为n 1,转动过程中皮带不打滑.下列说法正确的是( )图L5-4-4A .从动轮顺时针转动B .从动轮逆时针转动C .从动轮的转速为r 1r 2n 1D .从动轮的转速为r 2r 1n 110.如图L5-4-5所示为皮带传动装置,皮带轮为O 、O′,R B =12R A ,R C =23R A ,当皮带轮匀速转动时,皮带与皮带轮之间不打滑,求A 、B 、C 三点的角速度之比、线速度之比、周期之比.图L5-4-5知识点三 涉及圆周运动的周期性问题11.如图L5-4-6所示,一位同学做飞镖游戏,已知圆盘的直径为d ,飞镖距圆盘的距离为L ,且对准圆盘上边缘的A 点水平抛出,初速度为v 0,飞镖抛出的同时,圆盘绕垂直圆盘过圆心O 的水平轴匀速转动,角速度为ω.若飞镖恰好击中A 点,重力加速度为g ,则下列关系式正确的是( )图L5-4-6A .dv 20=L 2gB .ωL =π(1+2n)v 0(n =0,1,2,3,…)C .v 0=ωd2D .d ω2=g π2(1+2n)2(n =0,1,2,3,…) 12.(多选)直径为d 的纸筒以角速度ω绕中心轴匀速转动,将枪口垂直指向圆筒轴线,使子弹穿过圆筒,结果发现圆筒上只有一个弹孔,则子弹的速度可能是( )A.d ωπB.d ω2πC.d ω3πD.d ω4π综合拓展13.质点做匀速圆周运动,角速度为ω,运动的轨道圆半径为R ,则在Δt 时间内位移的大小是Δt<2πω( )A .ωR ΔtB.ωR (Δt )22C .Rsin ωΔtD .2Rsin 12ωΔt14.某电视台举办了一期群众娱乐节目,其中有一个环节是让群众演员站在一个旋转较快的大平台边缘上,向大平台圆心处的球筐内投篮球.如果群众演员相对平台静止,则如图L5-4-7所示的各俯视图中篮球可能被投入球筐的是(图中箭头指向表示投篮方向)( )图L5-4-715.如图L5-4-8所示,一绳系一球在光滑的桌面上做匀速圆周运动,绳长L =0.1m ,当角速度ω=20rad/s 时,绳断开,则绳断开后:(1)求小球在桌面上运动的速度大小;(2)若桌子高1.00m ,小球离开桌面时速度方向与桌面边缘平行,求小球离开桌子后运动的时间和落点与桌子边缘的水平距离.图L5-4-816.如图L5-4-9所示,固定的竖直圆筒内壁光滑,底面圆半径为R ,圆筒顶部有入口A ,在A 的正下方h 处有出口B.一个小球从入口A 处沿圆筒壁切线方向水平射入圆筒内,要使球从出口B 处飞出,小球进入时的速度v 0应满足什么条件?图L5-4-91.B [解析]在匀速圆周运动中,角速度保持不变,线速度大小不变而方向时刻变化,选项B 正确.2.B [解析]匀速圆周运动是速度的大小不变,方向时刻改变的变速曲线运动,合外力提供向心力,加速度时刻指向圆心,选项B 正确.3.BC [解析]匀速圆周运动的线速度v =2πrn ,则n =v2πr ,故线速度越大,其转速不一定越大,因为还与r 有关,A 项错误;匀速圆周运动的角速度ω=2πn(rad/s),则n =ω2π,所以角速度大时,其转速一定大,B 项正确;匀速圆周运动的周期T =2πr v ,则线速度一定时,半径越大,则周期越长,C 项正确;匀速圆周运动的周期T =2πω,与半径无关,且角速度越大,则质点的周期一定越短,D 项错误.4.C [解析]由题意可知,物体做匀速圆周运动的线速度为v =100m10s =10m/s ,而圆的半径为r =2m ,由v =r ω得角速度ω=5rad/s.5.AC [解析]A 、B 两点的角速度相同,由v =ωr 得,v B =ωR ,v A =ωRcos30°,所以v A v B =ωRcos30°ωR =32. 6.B [解析]时针运动的周期为12h ,分针运动的周期为1h ,周期比为12∶1.根据ω=2πT 可知,时针和分针的角速度之比为1∶12.时针与分针从第一次重合到第二次重合,有ω时t +2π=ω分t ,则t =2πω分-ω时=2π1112ω分=2π1112·2πT 分=1211h ,故B 正确,A 、C 、D 错误.7.B [解析]当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,a 、b 和c 三点的角速度相同,a 半径小,线速度要比b 、c 的小,A 、C 项错误,B 项正确;b 、c 两点的线速度大小始终相同,都比a 点的线速度大,D 项错误.8.B [解析]两小球固定于同一杆的两端,绕同一轴转动,故角速度相同,因此,v 1=ωR 1,v 2=ωR 2,且R 1+R 2=L ,联立解得R 2=v 2v 1+v 2L.9.BC [解析]主动轮沿顺时针方向转动时,皮带沿M →N 方向运动,故从动轮沿逆时针方向转动,故选项A 错误,B 正确;由ω=2πn 、v =ωr 可知,2πn 1r 1=2πn 2r 2,解得n 2=r 1r 2n 1,故选项C 正确,D 错误. 10.2∶2∶3 2∶1∶2 3∶3∶2[解析]由题意可知,A 、B 两点在同一皮带轮上,因此ωA =ωB ,又皮带不打滑,所以v A =v C ,故可得ωC =v C R C =v A 23R A =32ωA ,所以ωA ∶ωB ∶ωC =ωA ∶ωA ∶32ωA =2∶2∶3.又v B =R B ωB =12R A ωA =v A 2,所以v A ∶v B ∶v C =v A ∶12v A ∶v A =2∶1∶2,T A ∶T B ∶T C =2πωA ∶2πωB ∶2πωC=3∶3∶2.11.B [解析]飞镖水平方向做匀速直线运动,到圆盘的时间为t =Lv 0,此段时间内圆盘转过的角度为ωt =π(1+2n)(n =0,1,2,3,…),由以上两式可得:ωL =π(1+2n)v 0(n =0,1,2,3,…),故选项C 错误,B 正确.由平抛运动的两个分运动具有等时性,有t =L v 0=2d g,得2dv 20=L 2g ,2d ω2=g π2(1+2n)2(n =0,1,2,3,…),故选项A 、D 错误. 12.AC [解析]由题意知圆筒上只有一个弹孔,说明子弹穿过圆筒时,圆筒转过的角度应满足θ=(2k +1)π(k =0,1,2,…),子弹穿过圆筒所用的时间t =d v =θω,则子弹的速度v =d ω(2k +1)π(k =0,1,2,…),故选项A 、C 正确.13.D [解析]由于质点的位移是从起点指向终点的有向线段,所以做匀速圆周运动的质点在Δt 时间内位移的大小等于弦的长度,Δt 时间内转过角度θ=ωΔt ,弦长L =2Rsin θ2=2Rsin 12ωΔt.14.B [解析]开始篮球随大平台一起转动,有垂直半径方向的速度ωR(逆时针),想把篮球投入球筐,需要篮球的实际速度方向沿半径指向圆心.根据速度的合成与分解可知,B 正确.15.(1)2m/s (2)0.45s 0.9m[解析] (1)v =ωr =20×0.1m/s =2m/s. (2)小球离开桌面后做平抛运动,竖直方向:h =12gt 2所以:t =2h g=2×110s =0.45s 水平方向:x =vt =2×0.45m =0.9m. 16.v 0=n πR2gh(n =1,2,3,…)[解析] 小球在竖直方向做自由落体运动,则h =12gt 2由于圆筒内壁光滑,故小球在水平方向做匀速圆周运动,若小球恰能从B 处飞出,则水平方向做圆周运动的路程为s =n·2πR(n =1,2,3,…)所以小球进入时的速度为v 0=st =n πR2gh(n =1,2,3,…).。
第五章 第7节 生活中的圆周运动课时跟踪检测【强化基础】1.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,则下列关系中正确的是( )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:对两物块进行受力分析知:水平方向只受静摩擦力,故由静摩擦力提供向心力,则f =m ω2r ,由于A 、B 在同一转盘上无相对运动,因此它们的角速度相等,又因为R A >R B ,故f A >f B ,故A 正确;由v =ωr ,ωA =ωB , R A >R B ,可知v A >v B ,故B 错误;根据T =2πω,ωA =ωB ,可知T A =T B ,C 错误;由于A 、B 在同一转盘上无相对运动,因此它们的角速度相等,故D 错误.答案:A2.(多选)(2018·赣州期中)洗衣机的脱水筒采用电机带动衣物旋转的方式脱水,下列说法中正确的是( )A .在人看来水会从桶中甩出是因为水滴受到离心力很大的缘故B .脱水过程中,大部分衣物紧贴筒壁C .加快脱水筒转动角速度,脱水效果会更好D .靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好解析:水滴不会受到离心力作用,水会从桶中甩出是因为水滴受到合外力不足以提供向心力,A 选项错误;脱水过程中,大部分衣物做离心运动而紧贴筒壁,B 选项正确;根据向心力公式可知,F =m ω2R ,ω增大会使向心力F 增大,衣服中的水容易发生离心运动,会使更多水滴被甩出去,脱水效果更好,C 选项正确;F =m ω2R ,半径越大,需要的向心力越大,所以靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好,D 选项正确.答案:BCD3.(2018·温州模拟)下列对教材中的四幅图分析正确的是( )A .图甲:被推出的冰壶能继续前进,是因为一直受到手的推力作用B .图乙:电梯在加速上升时,电梯里的人处于失重状态C .图丙:汽车过凹形桥最低点时,速度越大,对桥面的压力越大D .图丁:汽车在水平路面转弯时,受到重力、支持力、摩擦力、向心力四个力的作用 解析:被推出的冰壶由于惯性,能继续前进,并不是受到手的推力作用,A 选项错误;电梯在加速上升时,加速度向上,电梯里的人处于超重状态,B 选项错误;汽车过凹形桥最低点时,向心加速度向上,支持力与重力的合力提供向心力,速度越大,需要的向心力越大,支持力越大,汽车对桥面的压力越大,C 选项正确;汽车在水平路面转弯时,受到重力、支持力、摩擦力三个力的作用,合力提供向心力,D 选项错误.答案:C4.(多选)如图所示,可视为质点的、质量为m 的小球,在半径为R 的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,下列有关说法中正确的是( )A .小球能够通过最高点时的最小速度为0B .小球能够通过最高点时的最小速度为gRC .如果小球在最高点时的速度大小为2gR ,则此时小球对管道的外壁有作用力D .如果小球在最低点时的速度大小为5gR ,则小球对管道的作用力为5mg解析:圆形管道内壁能支撑小球,小球能够通过最高点时的最小速度为0,故A 正确,B 错误;设管道对小球的弹力大小为F ,方向竖直向下.由牛顿第二定律得mg +F =m v 2R,v =2gR ,代入解得F =3mg >0,方向竖直向下,根据牛顿第三定律得知:小球对管道的弹力方向竖直向上,即小球对管道的外壁有作用力,故C 正确;在最低点时重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:N -mg =m v 2R ,v =5gR ,解得:N =mg +m v 2R =mg +m 5gR R=6mg ;根据牛顿第三定律,球对管道的外壁的作用力为6mg ,故D 错误.故选AC .答案:AC5.如图所示,长度均为l =1 m 的两根轻绳,一端共同系住质量为m =0.5 kg 的小球,另一端分别固定在等高的A 、B 两点,A 、B 两点间的距离也为l .重力加速度g =10 m/s 2.现使小球在竖直平面内以AB 为轴做圆周运动,若小球在最高点速率为v 时,每根绳的拉力恰好为零,则小球在最高点速率为2v 时,每根绳的拉力大小为( )A .5 3 NB .2033 NC .15 ND .10 3 N解析:小球在最高点速率为v 时,重力提供向心力,mg =m v 2r,当小球在最高点的速率为2v 时,重力和绳的拉力提供向心力,mg +2F T cos30°=m(2v )2r ,联立解得F T =5 3 N ,A选项正确.答案:A【巩固易错】6.(多选)(2018·银川市兴宁区期中)如图所示,光滑的水平面上,小球m 在拉力F 作用下做匀速圆周运动,若小球到达P 点时F 突然发生变化,下列关于小球运动的说法正确的是( )A .F 突然消失,小球将沿轨迹Pa 做离心运动B .F 突然变小,小球将沿轨迹Pa 做离心运动C .F 突然变大,小球将沿轨迹Pb 做离心运动D .F 突然变大,小球将沿轨迹Pc 逐渐靠近圆心解析:根据圆周运动规律可知,当向心力突然消失或变小时,物体会做离心运动,当向心力突然变大时,物体做向心运动,向心力F 突然消失,小球将沿轨迹Pa 做匀速直线运动,A 选项正确;向心力F 突然变小,小球将沿轨迹Pb 做离心运动,B 选项错误;向心力F 突然变大,小球将沿轨迹Pc 逐渐靠近圆心,做向心运动,C 选项错误,D 选项正确.答案:AD7.(2018·蚌埠市期中)飞行员的质量为m ,驾驶飞机在竖直平面内以速度v 做半径为r 的匀速圆周运动,在轨道的最高点和最低点时,飞行员对座椅的压力( )A .是相等的B .相差m v 2rC .相差2m v 2rD .相差2mg 解析:飞行员在最高点时,根据牛顿第二定律结合向心力公式得mg +F N1=m v 2r. 在最低点,F N2-mg =m v 2r,联立解得F N2-F N1=2mg ,D 选项正确. 答案:D【能力提升】8.如图甲所示的陀螺可在圆轨道外侧旋转而不脱落,好像轨道对它施加了魔法一样,被称为 “魔力陀螺”.它可等效为图乙所示模型;竖直固定的磁性圆轨道半径为R ,质量为m 的质点沿轨道外侧做完整的圆周运动,A 、B 两点分别为轨道的最高点与最低点.质点受轨道的磁性引力始终指向圆心O 且大小恒为F ,不计摩擦和空气阻力,重力加速度为g .(1)若质点在A 点的速度为gR ,求质点在该点对轨道的弹力;(2)若磁性引力大小F 可变,质点以速度2gR 恰好通过B 点,求F 的最小值.解析: (1)设轨道在A 点对质点向上的弹力大小为F NF +mg -F N =m v 2R代入数据,得:F N =F由牛顿第三定律得:质点在A 点对轨道弹力大小为F ,方向竖直向下.(2)质点在B 点时有F B -mg -F N =m v 2B R当F N =0时,恰好通过B 点故F B =5mg .答案: (1)F 方向竖直向下 (2)5mg9.铁路转弯处的弯道半径r 是根据地形决定的,弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨道高度差h 的设计不仅与r 有关,还取决于火车在弯道上的行驶速率,下表中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r 及与之对应的轨道的高度差h :(取g =10 m/s 2)(2)铁路建成后,火车通过弯道时,为保证绝对安全,要求内、外轨道均不向车轮施加侧向压力,又已知我国铁路内、外轨的间距设计值L =1 435 mm ,结合表中的数据,算出我国火车的转弯速度v .(以km/h 为单位,结果取整数.设轨道倾角很小时,正切值按正弦值处理)解析:(1)由表中数据可知,每组的h 与r 之积为常数,hr =660×50×10-3m 2=33 m 2.当r =440 m 时,h =75 mm.(2)内、外轨对车轮没有侧向压力时,火车的受力如图所示,则mg tan θ=m v 2r,θ很小,则有tan θ≈sin θ=h L所以v = ghr L=10×331 435×10-3 m/s ≈15 m/s =54 km/h. 答案:(1)hr =33 m 2 75 mm (2)54 km/h。
第4节 圆周运动(满分100分,60分钟完成) 班级_______姓名______第Ⅰ卷(选择题 共48分)一、选择题:本大题共6小题,每小题8分,共48分。
在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项正确,选对的得8分,对而不全得4分。
选错或不选的得0分。
1.两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,如图1所示,当小球1的速度为v 1时,小球2的速度为v 2,则转轴O 到小球1的距离是 ( )图1A .211v v Lv +B .211v v Lv -C .121)(v v v L + D .221)(v v v L + 2.一般的转动机械上都标有“转速×××r/min”,该数值是转动机械正常工作时的转速,不同的转动机械上标有的转速一般是不同的,下列有关转速的说法正确的是 ( ) A .转速越大,说明该转动机械正常工作时转动的频率越小 B .转速越大,说明该机械正常工作时转动的线速度一定越大 C .转速越大,说明该机械正常工作时转动的角速度一定越大D .转速越大,说明该机械正常工作时转动的周期一定越大3.如图2所示,电视画面每隔301s 更迭一帧,当屏幕上出现一辆车匀速奔驰的情景时,观众如果注视车辆的辐条,往往会产生奇怪的感觉,设车上有八根对称分布的完全相同的辐条,下列说法正确的是 ( )图2A .若在301s 内,每根辐条恰好转过360°,则观众觉得车轮是不动的 B .若在301s 内,每根辐条恰好转过45°,则观众觉得车轮是倒转的C .若在301s 内,每根辐条恰好转过45°,则观众觉得车轮是顺转的D .若在301s 内,每根辐条恰好转过365°,则观众觉得车轮是倒转的 4.如图3所示,一个球绕中心线OO ′以ω角速度转动,则( ) ①A 、B 两点的角速度相等 ②A 、B 两点的线速度相等 ③若θ=30º,则v A ∶v B =3∶2 ④以上答案都不对 A .①③ B .①②C .①②③D .④5.关于正常走时的手表,以下说法中正确的是 ( ) ①秒针角速度是分针角速度的60倍 ②分针角速度是时针角速度的60倍 ③秒针的周期是时针周期的1/3600 ④分针的周期是时针周期的1/12A .①②B .③④C .①④D .②③6.甲、乙、丙三个物体,甲放在广州,乙放在上海,丙放在北京,当它们与地球一起转动时,则下列说法中正确的是 ( ) A .ω甲最大,v 乙最小 B .ω丙最小,v 甲最大 C .三物的ω、T 和v 都相等 D .三物的ω、T 一样,v 丙最小第Ⅱ卷(非选择题,共52分)二、填空、实验题:本大题共3小题,每小题8分,共24分。
课时作业(四) 圆周运动A 组:基础落实练1.一个物体以角速度ω做匀速圆周运动时,下列说法中正确的是( ) A .轨道半径越大,线速度越大 B .轨道半径越大,线速度越小 C .轨道半径越大,周期越大 D .轨道半径越大,周期越小解析:由v =ωr 可知,ω一定时,v 与r 成正比,A 正确、B 错误;由T =2πω可知,ω一定时,T 一定,与r 无关,C 、D 错误.答案:A2.下列关于甲、乙两个做圆周运动的物体的有关说法正确的是( ) A .它们线速度相等,角速度一定也相等 B .它们角速度相等,线速度一定也相等 C .它们周期相等,角速度一定也相等 D .它们周期相等,线速度一定也相等解析:由v =ωr 知,只有甲、乙两个做圆周运动的物体的半径相等时,它们的线速度相等,角速度才相等,A 、B 错;由ω=2πT知,甲、乙周期相等,角速度一定也相等,C 对;由v =2πr T知,甲、乙周期相等,线速度不一定相等,D 错.答案:C3.甲沿着半径为R 的圆周跑道匀速跑步,乙沿着半径为2R 的圆周跑道匀速跑步,在相同的时间内,甲、乙各自跑了一圈,他们的角速度和线速度的大小分别为ω1、ω2和v 1、v 2,则( )A .ω1>ω2,v 1>v 2B .ω1<ω2,v 1<v 2C .ω1=ω2,v 1<v 2D .ω1=ω2,v 1=v 2解析:根据ω=2πT可知,二者角速度相同,根据v =ωr 可知v 1<v 2,所以C 正确.答案:C4.(多选)如图所示,静止在地球上的物体都要随地球一起转动,a是位于赤道上的一点,b是位于北纬30°上的一点,则下列说法正确的是( )A.a、b两点的运动周期相同B.它们的角速度是不同的C.a、b两点的线速度大小相同D.a、b两点线速度大小之比为2: 3解析:如题图所示,地球绕自转轴转动时,地球上各点的周期及角速度都是相同的.地球表面物体做圆周运动的平面是物体所在纬度线平面,其圆心分布在整条自转轴上,不同纬度处物体做圆周运动的半径是不同的,b点半径r b=3r a2,由v=ωr,可得v a:v b=2: 3.答案:AD5.如图所示,一偏心轮绕垂直纸面的轴O匀速转动,a和b是轮边缘上的两个点,则偏心轮转动过程中a、b两点( )A.角速度大小相同B.线速度大小相同C.周期大小不同D.转速大小不同解析:同轴转动,角速度大小相等,周期、转速都相等,选项A正确,C、D错误;角速度大小相等,但转动半径不同,根据v=ωr可知,线速度大小不同,选项B错误.答案:A6.(多选)质点做匀速圆周运动,则( )A.在任何相等的时间里,质点的位移都相等B.在任何相等的时间里,质点通过的路程都相等C.在任何相等的时间里,质点运动的平均速度都相同D.在任何相等的时间里,连接质点和圆心的半径转过的角度都相等解析:如图所示,经T /4,质点由A 到B ,再经T /4,质点由B 到C ,由于线速度大小不变,根据线速度的定义,Δs =v ·T /4,所以相等时间内通过的路程相等,B 对.但位移x AB 、x BC 大小相等,方向并不相同,平均速度不同,A 、C 错.由角速度的定义ω=ΔθΔt知,Δt 相同,Δθ=ω·Δt 相同,D 对.答案:BD7.(多选)如图所示,一个匀速转动的半径为r 的水平圆盘上放着两个木块M 和N ,木块M 放在圆盘的边缘处,木块N 放在离圆心13r 的地方,它们都随圆盘一起运动.比较两木块的线速度和角速度,下列说法正确的是( )A .两木块的线速度相等B .两木块的角速度相等C .M 的线速度是N 的线速度的3倍D .M 的角速度是N 的角速度的3倍解析:由传动装置特点知,M 、N 两木块有相同的角速度,又由v =ωr 知,因r N =13r ,r M =r ,故木块M 的线速度是木块N 线速度的3倍,选项B 、C 正确.答案:BC8.如图所示是自行车传动结构的示意图,其中A 是半径为r 1的大齿轮,B 是半径为r 2的小齿轮,C 是半径为r 3的后轮,假设脚踏板的转速为n r/s ,则自行车前进的速度为( )A.πnr 1r 3r 2B.πnr 2r 3r 1C.2πnr 1r 3r 2 D.2πnr 2r 3r 1解析:前进速度即为后轮的线速度,由于同一个轮上的各点的角速度相等,同一条线上的各点的线速度相等,可得ω1r 1=ω2r 2,ω3=ω2,又ω1=2πn ,v =ω3r 3,所以v =2πnr 1r 3r 2.选项C 正确.答案:C9.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1:5,线速度之比为3:2,那么下列说法正确的是( )A .甲、乙两物体的角速度之比是2:15B .甲、乙两物体的角速度之比是10:3C .甲、乙两物体的周期之比是2:15D .甲、乙两物体的周期之比是10:3 解析:由v =rω可得ω甲ω乙=v 甲r 甲v 乙r 乙=v 甲v 乙×r 乙r 甲=32×51=152; 又ω=2πT ,所以T 甲T 乙=ω乙ω 甲=215,选项C 正确.答案:C 10.某老师在做竖直面内圆周运动快慢的实验研究,并给运动小球拍了频闪照片,如图所示(小球相邻影像间的时间间隔相等),小球在最高点和最低点的运动快慢比较,下列说法中不正确的是( )A .该小球所做的运动不是匀速圆周运动B .最高点附近小球相邻影像间弧长短,线速度小,运动较慢C .最低点附近小球相邻影像间圆心角大,角速度大,运动较快D .小球在相邻影像间运动时间间隔相等,最高点与最低点运动一样快解析:由所给频闪照片可知,在最高点附近,像间弧长较小,表明最高点附近的线速度较小,运动较慢;在最低点附近,像间弧长较大,对应相同时间内通过的圆心角较大,故角速度较大,运动较快,A 、B 、C 项正确,D 项不正确.答案:D 11.如图所示的装置中,已知大轮A 的半径是小轮B 的半径的3倍,A 、B 分别在边缘接触,形成摩擦传动,接触点无打滑现象,B 为主动轮,B 转动时边缘的线速度为v ,角速度为ω.求:(1)两轮转动周期之比; (2)A 轮边缘的线速度; (3)A 轮的角速度,解析:(1)因接触点无打滑现象,所以A 轮边缘的线速度与B 轮边缘的线速度大小相等,则v A =v B =v由T =2πr v ,得T A T B =r A v B r B v A =r A r B =31(2)v A =v B =v (3)由ω=v r ,得ωA ωB =v A r B v B r A =r B r A =13所以ωA =13ωB =13ω答案:(1)3:1 (2)v (3)13ωB 组:能力提升练12.[2018·江苏卷](多选)火车以60 m/s 的速率转过一段弯道,某乘客发现放在桌面上的指南针在10 s 内匀速转过了约10°.在此10 s 时间内,火车( )A .运动路程为600 mB .加速度为零C .角速度约为1 rad/sD .转弯半径约为3.4 km解析:在此10 s 时间内,火车运动路程为60 m/s ×10 s =600 m ,选项A 正确;曲线运动加速度不可能为零,选项B 错误;角速度ω=10°10 s =1°/s=π180 rad/s ,选项C 错误;转弯半径r =vω=3 439 m ≈3.4 km ,选项D 正确.答案:AD 13.(多选)如图所示,电风扇在闪光灯下运转,闪光灯每秒闪30次,风扇转轴O 上装有3个扇叶,它们互成120°角,当风扇转动时,观察者感觉扇叶不动,则风扇转速可能是( )A .600 r/minB .900 r/minC .1 200 r/minD .3 000 r/min解析:风扇转动时,观察者感觉扇叶不动,说明在每相邻两次闪光的时间间隔T 灯内,风扇转过的角度是120°的整数倍,即13圈的整数倍,而T 灯=130 s .所以风扇的最小转速n min=13 r 130 s =10 r/s =600 r/min.故满足题意的可能转速为n =kn min =600k r/min(k =1,2,3…),选项A 、C 、D 正确.答案:ACD 14.如图所示,一位同学做飞镖游戏,已知圆盘的直径为d ,飞镖距圆盘的水平距离为L .将飞镖对准A 点以初速度v 0水平抛出,在飞镖抛出的同时,圆盘以角速度ω绕垂直圆盘过盘心O 的水平轴匀速转动.要使飞镖恰好击中A 点,则飞镖的初速度和圆盘的角速度应满足( )A .v 0= g2d L ,ω=n π g2d(n =1,2,3,…) B .v 0=g2dL ,ω=(2n +1)π g2d(n =0,1,2,3,…) C .v 0>0,ω=2n π g2d(n =1,2,3,…) D .只要v 0>g2dL ,就一定能击中圆盘上的A 点 解析:飞镖平抛有L =v 0t ,d =12gt 2,则v 0=Lg2d,在飞镖运动的时间内圆盘转过角度Δθ=(2n +1)π(n =0,1,2,…),又Δθ=ωt ,得ω=(2n +1)π g2d,故选项B 正确.答案:B。
课时跟踪检测(六)生活中的圆周运动1.在水平路面上转弯的汽车,提供向心力的是()A.重力和支持力的合力B.静摩擦力C.滑动摩擦力D.重力、支持力和牵引力的合力解析:选B汽车在水平路面上转弯时,与线速度方向垂直且指向圆心的静摩擦力提供汽车转弯所需的向心力。
2.关于铁轨转弯处内、外轨间的高度关系,下列说法中正确的是()A.内、外轨一样高,以防列车倾倒造成翻车事故B.因为列车转弯处有向内倾倒的可能,故一般使内轨高于外轨,以防列车翻倒C.外轨比内轨略高,这样可以使列车顺利转弯,减少车轮对铁轨的挤压D.以上说法均不正确解析:选C外轨略高于内轨,这样轨道对火车的支持力垂直于轨道平面向上,它与火车的重力的合力沿水平方向指向圆心,消除或减小车轮和轨道间的侧向挤压,有效地保护了轨道和车轮。
3.如图所示,在盛满水的试管中装有一个小蜡块,小蜡块所受浮力略大于重力,当用手握住A端让试管在竖直平面内左右快速摆动时,关于蜡块的运动,以下说法正确的是()A.与试管保持相对静止B.向B端运动,可以到达B端C.向A端运动,可以到达A端D.无法确定解析:选C试管快速摆动,试管中的水和浸在水中的蜡块都有做离心运动的趋势(尽管试管不是做完整的圆周运动,且运动的方向也不断变化,但并不影响问题的实质),但因为蜡块的密度小于水的密度,蜡块被水挤压向下运动。
只要摆动速度足够大且时间足够长,蜡块就能一直运动到手握的A端,故C正确。
4.一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s,车对桥顶的压力为车重的,如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力,车速至少为()A.15 m/s B.20 m/sC.25 m/s D.30 m/s解析:选B当F N=G时,因为G-F N=m,所以G=m,当F N=0时,G =m,所以v′=2v=20 m/s。
5.如图所示,是从一辆在水平公路上行驶着的汽车后方拍摄的汽车后轮照片。
从照片来看,汽车此时正在()A.直线前进B.向右转弯C.向左转弯D.不能判断解析:选C从汽车后方拍摄的后轮照片可以看到汽车的后轮发生变形,汽车不是正在直线前进,而是正在转弯,根据惯性、圆周运动和摩擦力知识,可判断出地面给车轮的静摩擦力水平向左,所以汽车此时正在向左转弯,应选C。
第4节圆周运动一.选择题1. 对于做匀速圆周运动的物体,下列说法不正确的是()A. 相等的时间里通过的路程相等B. 相等的时间里通过的弧长相等C. 相等的时间里发生的位移相等D. 相等的时间里转过的角度相等【答案】C【解析】匀速圆周运动是在相等的时间内转过的弧长相等的圆周运动,弧长即路程,但不等于位移大小.弧长相等,所对应的角度也相等.故A、B、D正确,C错误,应选C.2.2.做匀速圆周运动的物体,下列哪儿些物理量中是不断变化的()A. 速度B. 速率C. 角速度D. 周期【答案】A【解析】做匀速圆周运动的物体,速度的大小不变,即速率不变,速度的方向不断变化,即速度不断变化;角速度和周期不变;故选A.3.3.关于角速度和线速度,下列说法正确的是()A. 半径一定,角速度与线速度成反比B. 半径一定,角速度与线速度成正比C. 线速度一定,角速度与半径成正比D. 角速度一定,线速度与半径成反比【答案】B【解析】【分析】根据线速度的定义和角速度的定义以及角度的定义得出线速度、角速度之间的关系,由此展开讨论即可。
【详解】A、B项:根据知,半径一定,角速度与线速度成正比,故A错误,B正确;C项:根据知,线速度一定,角速度与半径成反比,故C错误;D项:根据v=rω知,角速度一定,线速度与半径成正比,故D错误。
故应选B。
【点睛】掌握线速度、半径、角速度间的关系是解决本题的关键,属于基本题。
4.4.如图所示,地球绕OO′轴自转,则下列说法正确的是( )A. A、B两点的角速度相等B. A、B两点的线速度相等C. A、B两点的转动半径相等D. A、B两点的转动周期相等【答案】AD【解析】试题分析:A、AB两点都绕地轴做匀速圆周运动,两点共轴转动,角速度相同.故A正确.BC、由图知B转动的半径大于A转动的半径.根据v=rω,知B的线速度大.故B、C错误.D、根据T=,角速度相同,则周期相同.故D正确.故选:AD.5. 下列关于甲乙两个做圆周运动的物体的有关说法正确的是 [ ]A. 它们线速度相等,角速度一定相等B. 它们角速度相等,线速度一定也相等C. 它们周期相等,角速度一定也相等D. 它们周期相等,线速度一定也相等【答案】C【解析】根据v=ωr可知:角速度不仅与线速度有关,而且与半径也有关系,所以线速度相等,角速度不一定相等;角速度相等,线速度也不一定相等.故A、B选项错误;根据ω=可知:周期相等,角速度一定相等.故选项C正确.周期相等,角速度一定相等,线速度不仅与角速度有关,而且与半径有关.故D选项错误。
课时跟踪检测(四) 向心加速度1.下列关于匀速圆周运动的性质的说法正确的是( ) A .匀速运动 B .匀加速运动 C .加速度不变的曲线运动D .变加速曲线运动解析:选D 匀速圆周运动是变速运动,它的加速度大小不变,方向始终指向圆心,是变量,故匀速圆周运动是变加速曲线运动,A 、B 、C 错,D 对。
2.下列关于质点做匀速圆周运动的说法中,正确的是( )A .由a =v 2r知a 与r 成反比B .由a =ω2r 知a 与r 成正比 C .由ω=v r知ω与r 成反比 D .由ω=2πn 知ω与转速n 成正比解析:选D 由a =v 2r知,只有当v 一定时a 才与r 成反比;同理,由a =ω2r 知,只有当ω一定时a 才与r 成正比;由ω=v r知v 一定,ω与r 成反比,故A 、B 、C 均错误。
而ω=2πn 中,2π是定值,ω与转速n 成正比,D 正确。
3.[多选]一只质量为m 的老鹰,以速率v 在水平面内做半径为r 的匀速圆周运动,则关于老鹰的向心加速度的说法正确的是( )A .大小为v 2rB .大小为g -v 2rC .方向在水平面内D .方向在竖直面内解析:选AC 根据a n =v 2r可知选项A 正确;由于老鹰在水平面内运动,向心加速度始终指向圆心,所以向心加速度的方向在水平面内,C 正确。
4.[多选]一小球被细线拴着做匀速圆周运动,若其轨道半径为R ,向心加速度为a ,则( )A .小球相对于圆心的位移不变B .小球的线速度大小为RaC .小球在时间t 内通过的路程为a RtD .小球做圆周运动的周期为2πR a解析:选BD 做匀速圆周运动的小球,相对于圆心的位移大小不变,但方向时刻在改变,故A 错误。
由公式a =v 2R 得v =aR ,故B 正确。
由v =ΔlΔt知Δl =v Δt =t aR ,故C 错误。
由a =4π2T2R 知T =2πRa,故D 正确。
5.如图所示,A 、B 为啮合传动的两齿轮,r A =2r B ,则A 、B 两轮边缘上两点的( )A .角速度之比为2∶1B .向心加速度之比为1∶2C .周期之比为1∶2D .转速之比为2∶1解析:选B 根据两轮边缘线速度相等,由v =ωr ,得角速度之比为ωA ∶ωB =r B ∶r A =1∶2,故A 错误;由a n =v 2r ,得向心加速度之比为a A ∶a B =r B ∶r A =1∶2,故B 正确;由T =2πr v,得周期之比为T A ∶T B =r A ∶r B =2∶1,故C 错误;由n =ω2π,得转速之比为n A ∶n B =ωA ∶ωB=1∶2,故D 错误。
圆周运动题组一描述圆周运动的物理量1.关于匀速圆周运动,下列说法正确的是()A.匀速圆周运动是匀速运动B.匀速圆周运动是匀变速运动C.匀速圆周运动是线速度不变的运动D.匀速圆周运动是线速度大小不变的运动解析:这里的“匀速”,不是“匀速度”,也不是“匀变速”,而是匀速率,匀速圆周运动实际上是一种速度大小不变、方向时刻改变的变加速运动。
故选项D正确。
答案:D2.(多选)如图,一个匀速转动的圆盘上有a、b、c三点,已知Oc=Oa,则下面说法中正确的是()A.a、b两点线速度大小相等B.a、b、c三点的角速度相同C.c点的线速度大小是a点线速度大小的2倍D.a、b、c三点的运动周期相同解析:a、b、c三点具有共同的转动轴,属共轴传动问题,a、b、c三点具有共同的角速度,共同的周期,所以B、D正确;a、b具有共同的线速度大小,所以A正确;因为r a=r b=2r c,ωa=ωb=ωc,由v=ωr可知v a=v b=2v c,所以C错误,故选A、B、D。
答案:ABD3.如图所示,圆环以过其直径的直线AB为轴匀速转动。
已知其半径为0.5 m,周期为4 s,求环上P点和Q点的角速度和线速度大小。
解析:P点和Q点同轴转动,所以P点和Q点的角速度相同,且ω=rad/s≈1.57 rad/s;P点和Q点绕AB做匀速圆周运动,其轨迹的圆心不同,P点和Q点的轨迹半径分别为r P=R·sin 30°=0.25 m,r Q=R·sin 60°=R= m,故二者的线速度分别为v P=r P·ω≈0.39 m/s,v Q=r Q·ω≈0.68 m/s。
答案:P点:1.57 rad/s0.39 m/sQ点:1.57 rad/s0.68 m/s题组二传动装置4.(多选)右图为某一皮带传动装置。
主动轮的半径为r1,从动轮的半径为r2。
已知主动轮做顺时针转动,转速为n,转动过程中皮带不打滑。
跟踪训练4 圆周运动[基础达标]1.(多选)质点做匀速圆周运动时( ) A .线速度越大,其转速一定越大 B .角速度大时,其转速一定大C .线速度一定时,半径越大,则周期越长D .无论半径大小如何,角速度越大,则质点的周期一定越长圆周运动的周期T =2πω,与半径无关,且角速度越大,则质点的周期一定越短,D 错误.【答案】 BC2.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 【解析】如图所示,地球绕自转轴转动时,地球上各点的运动周期及角速度都是相同的.地球表面上的物体随地球做圆周运动的平面是物体所在纬度线平面,其圆心分布在整条自转轴上,不同纬度处物体做圆周运动的半径是不同的,只有同一纬度处的物体转动半径相等,线速度的大小才相等.但即使物体的线速度大小相同,方向也各不相同.故B 、C 、D 错误,A 正确.【答案】 A3. (2020·山西师大附中高一检测)如图546所示是一个玩具陀螺.a 、b 、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( )图546A .a 、b 、c 三点的线速度大小相等B .a 、b 、c 三点的角速度相等C .a 、b 的角速度比c 的角速度大D .c 的线速度比a 、b 的线速度大【解析】 a 、b 、c 三点的角速度相同,而线速度不同,由v =ωr 得v a =v b >v c ,选项B 正确,选项A 、C 、D 错误.【答案】 B4.(多选)如图547所示为某一皮带传动装置,主动轮的半径为r 1,从动轮的半径为r 2,已知主动轮做顺时针转动,转速为n ,转动过程中皮带不打滑.下列说法正确的是( )图547A .从动轮做顺时针转动B .从动轮做逆时针转动C .从动轮的转速为r 1r 2 ND .从动轮的转速为r 2r 1n【解析】 根据皮带的缠绕方向知B 正确,由2πnr 1=2πn 2r 2,得n 2=r 1r 2 n ,C 项正确.【答案】 BC5.(2020·台州高一检测)如图548所示,当正方形薄板绕着过其中心O 并与板垂直的转动轴转动时,板上A 、B 两点的( )图548A .角速度之比ωA ∶ ωB =1∶ 2 B .角速度之比ωA ∶ ωB =2∶1C .线速度之比v A ∶ v B =1∶ 2D .线速度之比v A ∶ v B =2∶1【解析】 因为A 、B 在同一薄板上,所以ωA =ωB ,故A 、B 选项错误;v A v B =r A r B =12 ,故C 正确,D 错误.【答案】 C6.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1∶5,线速度之比为3∶2,则下列说法中正确的是( )A .甲、乙两物体的角速度之比是2∶15B .甲、乙两物体的角速度之比是10∶3C .甲、乙两物体的周期之比是2∶15D .甲、乙两物体的周期之比是10∶3【解析】 由v =rω可得ω甲ω乙=v 甲r 甲∶v 乙r 乙=v 甲v 乙×r 乙r 甲=32×51=152;又ω=2πT ,所以T 甲T 乙=ω乙ω甲=215,选项C正确.【答案】 C7. (多选)一辆卡车在水平路面上行驶,已知该车轮胎半径为R ,轮胎转动的角速度为ω,关于各点的线速度大小,下列说法正确的是 ( )图549A .相对于地面,轮胎与地面的接触点的速度为ωRB .相对于地面,车轴的速度大小为ωRC .相对于地面,轮胎上缘的速度大小为ωRD .相对于地面,轮胎上缘的速度大小为2ωR【答案】 BD8.一半径为R 的雨伞绕柄以角速度ω匀速旋转,如图5410所示,伞边缘距地面高h ,甩出的水滴在地面上形成一个圆,求此圆半径r 为多少?图5410雨滴做平抛运动,在竖直方向上有h=12gt2在水平方向上有s=vt由几何关系知,雨滴半径r=R2+s2解以上几式得r=R1+2ω2h g.【答案】r=R1+2ω2h g[能力提升]9.如图5411所示,如果把钟表上的时针、分针、秒针的运动看成匀速圆周运动,那么,从它的分针与秒针第一次重合至第二次重合,中间经历的时间为( )图5411A.5960min B.1 min C.6059min D.6160min【解析】分针与秒针的角速度分别为ω分=2π3 600rad/s,ω秒=2π60rad/s.设两次重合的时间间隔为Δt,因φ分=ω分Δt,φ秒=ω秒Δt,φ秒-φ分=2π,得Δt=2πω秒-ω分=2π2π60-2π3 600s=3 60059s=6059min,故C正确.【答案】 C10.半径为R的大圆盘以角速度ω旋转,如图5412所示.有人站在盘边P点上随盘转动,他想用枪击中在圆盘中心的目标O,若子弹的速度为v0,则( )图5412A.枪应瞄准目标O射去B.枪应向PO的右方偏过角度θ射去,而cos θ=ωR/v0C.枪应向PO的左方偏过角度θ射去,而tan θ=ωR/v0D.枪应向PO的左方偏过角度θ射去,而sin θ=ωR/v0【答案】 D11.(多选)图5413甲为磁带录音机的磁带盒,可简化为图乙所示的传动模型,A、B为缠绕磁带的两个轮子,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R=3r,现在进行倒带,使磁带绕到A轮上.倒带时A轮是主动轮,其角速度是恒定的,B轮是从动轮,则在倒带的过程中下列说法正确的是( )图5413A.倒带开始时A、B两轮的角速度之比为1∶3B.倒带结束时A、B两轮的角速度之比为1∶3C.倒带过程中磁带的运动速度变大D.倒带过程中磁带的运动速度不变【答案】 BC12.如图5414所示,半径为R 的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动,其正上方h 处沿OB 方向水平抛出一小球,要使球与盘只碰一次,且落点为B ,求小球的初速度和圆盘转动的角速度ω.图5414【解析】 小球做平抛运动,在竖直方向上h =12gt 2,则运动时间t =2h g. 又因为水平位移为R , 所以球的速度v =Rt =R·g 2h. 在时间t 内盘转过的角度 θ=n·2π,又因为θ=ωt,则转盘角速度 ω=n·2πt=2nπg2h (n =1,2,3…). 【答案】 R·g2h2nπg2h (n =1,2,3…)2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题:本题共10小题,每小题3分,共30分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的1.如图所示,正六边形的物体上受四个共点力的作用下保持平衡。
【精选】2019学年高中物理第五章曲线运动第4节圆周运动课时跟
踪检测新人教版必修2练习
课时跟踪检测
【强化基础】
1.(2018·阜城期末)下列关于匀速圆周运动的说法中正确的是()
A .由于匀速圆周运动的速度大小不变,所以是匀速运动
B .做匀速圆周运动的物体,处于平衡状态
C .一个物体做匀速圆周运动,在相等的时间内通过的位移相等
D .做匀速圆周运动的物体在相等的时间内转过的角度相等
解析:匀速圆周运动速度大小不变,方向时刻改变,是变速运动,A 选项错误;做匀速圆周运动的物体,存在向心加速度,不是平衡状态,B 选项错误;一个物体做匀速圆周运动,在相等的时间内通过的位移大小相等,方向不同,C 选项错误;做匀速圆周运动的物体在相等的时间内转过的角度相等,D 选项正确.
答案:D
2.(2018·绍兴模拟)机械鼠标的正反面如图所示,鼠标中定位球的直径是 2.0 cm ,如果将鼠标沿直线匀速拖移12 cm 需要1 s ,则定位球的角速度为()
A .π6 rad/s
B .π12
rad/s C .12 rad/s D .6 rad/s
解析:根据线速度定义式可知定位球的线速度,v =s t =12 cm 1 s
=12 cm/s.根据角速度与线速度关系可知,v =ωr ,定位球的角速度ω=v r
=12 rad/s ,A 、B 、D 选项错误,C 选项正确.
答案:C
3.(2018·盐城学业测试)如图所示,跷跷板转动时,跷跷板上的P 、Q 两点的角速度分别为ωP 和ωQ ,线速度大小分别为v P 和v Q ,则()
A.ωP<ωQ,v P<v Q
B.ωP=ωQ,v P=v Q
C.ωP=ωQ,v P>v Q
D.ωP>ωQ,v P>v Q
解析:跷跷板上各点属于同轴转动模型,点P、Q绕着同一个点转动,故相同时间转过的角度相等,角速度相等,ωP=ωQ,其中P点的转动半径大于Q点的转动半径,则v P>v Q,A、B、D选项错误,C选项正确.
答案:C
4.两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,如图所示,当小球1的速度为v1时,小球2的速度为v2,则转轴O到小球2的距离为()
A.v1L/(v1+v2) B.v2L/(v1+v2)
C.(v1+v2)L/v1D.(v1+v2)L/v2
解析:设小球1、2做圆周运动的半径分别为r1、r2,则v1∶v2=ωr1∶ωr2=r1∶r2,
又因r1+r2=L,所以小球2到转轴O的距离r2=v2L
v1+v2
,B正确.
答案:B
5.如图所示,O1为皮带的主动轮的轴心,轮半径为r1,O2为从动轮的轴心,轮半径为r2,r3为固定在从动轮上的小轮半径.已知r2=2r1,r3=1.5r1 .A、B和C分别是3个轮边缘上的点,质点A、B、C的角速度之比是()
A.2∶1∶1 B.1∶2∶3
C.3∶6∶2 D.2∶4∶3
解析:对于A和B,由于皮带不打滑,线速度大小相等,即v A=v B,由v=ωr得:ωA∶ωB=r2∶r1=2∶1,对于B与C,绕同一转轴转动,角速度相等,即ωB=ωC,则
ωA ∶ωB ∶ωC =2∶1∶1.
答案:A
【巩固易错】
6.无级变速是在变速范围内任意连续地变换速度,性能优于传统的挡位变速器,很多种高档汽车都应用了无级变速.如图所示是截锥式无级变速模型示意图,两个锥轮之间有一个滚轮,主动轮、滚轮、从动轮之间靠着彼此之间的摩擦力带动.当位于主动轮和从动轮之间的滚轮从左向右移动时,从动轮转速降低;滚轮从右向左移动时,从动轮转速增加.当滚轮位于主动轮直径D 1、从动轮直径D 2的位置时,主动轮转速n 1、从动轮转速n 2的关系是()
A .n1n2=
D1D2B .n2n1=D1D2 C .n2n1=D21D 2D .n2n1=D1D2
解析:因为主动轮、滚轮、从动轮之间靠摩擦力带动,所以传动中三轮边缘的线速度大小相等,由v =2πnr ,得n 1D 1=n 2D 2,所以n2n1=
D1D2
,故B 项正确. 答案:B
7.(多选)如图所示,在匀速转动圆规画圆的过程中()
A .笔尖的线速度不变
B .笔尖的角速度不变
C .笔尖和针尖的连线在相等的时间内转过的角度相等
D .带笔尖的脚在相同时间内的位移相同
解析:笔尖线速度的方向在变,所以线速度改变,角速度不变,所以A 错误,B 正
确;笔尖和针尖的连线在相等的时间内转过的角度θ=ωt相等,所以C正确;带笔尖的脚在相同时间内的位移大小相同,方向改变,所以D错误.
答案:BC
【能力提升】
8.一辆变速自行车,中轴两个牙齿盘的齿数分别为N1=48、N2=38,后轴三个飞轮的齿数分别为N3=14、N4=17、N5=24.保持踏脚恒定转速,欲车速最大,拨动档位,使牙齿盘的齿数为N1,则飞轮齿数应选择________(选填“N3”“N4”或“N5”).假定阻力不变,以同样的车速行驶时,该选择________(选填“省力”或“不省力”).
解析:脚蹬和牙齿盘同轴转动,飞轮和牙齿盘通过齿轮转动,后轮和飞轮同轴转动,角速度相同,根据v=ωr可知,角速度越大,后轮速度越大.根据v=ωr,有牙齿轮转速相同,即线速度不变,故飞轮齿数越小,后轮速度越大,故选N3;由于阻力不变,要保持匀速运动,动力等于阻力,故不省力.
答案:N3不省力。