2024-2025學(xué)年新教材高中物理第二章勻速圓周運(yùn)動(dòng)1圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)含解析教科版必修2

PAGE8-圓周運(yùn)動(dòng)(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題,每題6分,共36分)1.關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的線速度、角速度、周期的關(guān)系,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.線速度大的角速度肯定大B.線速度大的周期肯定小C.角速度大的半徑肯定小D.角速度大的周期肯定小【解析】選D。由v=ωr知,r肯定時(shí),v與ω成正比;v肯定時(shí),ω與r成反比,故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤;由v=知,r肯定時(shí),v越大,T越小,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;由ω=可知,ω越大,T越小,故D項(xiàng)正確。2.一個(gè)電子鐘的秒針角速度為 ()A.πrad/s B.2πrad/sC.rad/s D.rad/s【解析】選C。秒針的周期T=60s,轉(zhuǎn)過(guò)的角度為2π,則角速度ω==rad/s=rad/s,故A、B、D錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。3.汽車(chē)在馬路上行駛一般不打滑,輪子轉(zhuǎn)一周,汽車(chē)向前行駛的距離等于車(chē)輪的周長(zhǎng)。某國(guó)產(chǎn)轎車(chē)的車(chē)輪半徑約為30cm,當(dāng)該型號(hào)轎車(chē)在高速馬路上行駛時(shí),駕駛員面前的速率計(jì)的指針指在“120km/h”上,可估算出該車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速為()A.1000r/s B.1000r/minC.1000r/h D.2000r/s【解析】選B。由v=rω,ω=2πn得n==r/s≈17.7r/s≈1000r/min,故B項(xiàng)正確。4.(2024·揚(yáng)州高一檢測(cè))機(jī)械手表中的分針與秒針的運(yùn)動(dòng)可視為勻速轉(zhuǎn)動(dòng),分針與秒針從重合到其次次重合,中間經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間為 ()A.1min B.minC.min D.min【解析】選C。由于秒針每轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間為1min;分針轉(zhuǎn)一周所用的時(shí)間為60min,所以兩針的角速度分別為:ω1=rad/s,ω2=rad/s。設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t兩針再次重合,則:ω1t-ω2t=2π,t==s=min,選項(xiàng)C正確。5.某品牌電動(dòng)自行車(chē)的銘牌信息如表所示:車(chē)型:20寸(車(chē)輪直徑:508mm)電池規(guī)格:36V,12A·h(蓄電量)整車(chē)質(zhì)量:40kg額定轉(zhuǎn)速:210r/min外形尺寸:L1800mm×W650mm×H1100mm充電時(shí)間:2～8h電機(jī):后輪驅(qū)動(dòng)、直流永磁式電機(jī)額定工作電壓/電流:36V/5A依據(jù)此銘牌中的有關(guān)數(shù)據(jù),可知該車(chē)的額定時(shí)速約為 ()A.15km/h B.18km/hC.20km/h D.25km/h【解析】選C。由v==2πrn得v=2×π××10-3×m/s=5.586m/s=20km/h。6.(2024·揚(yáng)州高一檢測(cè))半徑為R的大圓盤(pán)以角速度ω旋轉(zhuǎn),如圖所示,有人在盤(pán)邊P點(diǎn)上隨盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng),他想用槍擊中圓盤(pán)中心的目標(biāo)O,若子彈速度為v0,則()A.槍?xiě)?yīng)瞄準(zhǔn)目標(biāo)O射擊B.槍?xiě)?yīng)向PO右方偏過(guò)θ射擊,而cosθ=C.槍?xiě)?yīng)向PO左方偏過(guò)θ射擊,而tanθ=D.槍?xiě)?yīng)向PO左方偏過(guò)θ射擊,而sinθ=【解析】選D。射擊時(shí),由于慣性,子彈具有沿圓周切線的速度v1=ωR,要擊中O點(diǎn),即合速度方向沿PO,那么槍?xiě)?yīng)向PO左方偏過(guò)θ射擊,滿意sinθ==,故D正確?！炯庸逃?xùn)練】如圖所示,甲、乙、丙三個(gè)輪子依靠摩擦轉(zhuǎn)動(dòng),相互之間不打滑,其半徑分別為r1、r2、r3。若甲輪的角速度為ω1,則丙輪的角速度為 ()A. B.C. D.【解析】選A。甲、乙、丙三輪邊緣的線速度相等,對(duì)甲、丙分析,即ω1r1=ω3r3,故丙輪的角速度ω3=ω1,故A項(xiàng)正確。二、計(jì)算題(本題共2小題,共24分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(12分)某轉(zhuǎn)盤(pán)每分鐘轉(zhuǎn)45圈,在轉(zhuǎn)盤(pán)離轉(zhuǎn)軸0.1m處有一個(gè)小螺帽,求:(1)小螺帽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期、角速度。(2)小螺帽做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度?！窘馕觥?1)由周期和轉(zhuǎn)速的關(guān)系可求周期T==s=s,角速度ω===rad/s。(2)線速度v=ωr=m/s。答案:(1)srad/s(2)m/s8.(12分)如圖所示,直徑為d的紙制圓筒以角速度ω繞垂直紙面的軸O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(圖示為截面)。從槍口放射的子彈沿直徑穿過(guò)圓筒。若子彈在圓筒旋轉(zhuǎn)時(shí),在圓周上留下a、b兩個(gè)彈孔,已知aO與bO之間夾角為θ,求子彈的速度(忽視子彈在空中的下墜)?！窘馕觥孔訌椛涑龊笱刂本€運(yùn)動(dòng),從a點(diǎn)射入,從b點(diǎn)射出,設(shè)子彈速度為v0,則子彈穿過(guò)圓筒的時(shí)間t=此時(shí)間內(nèi)圓筒轉(zhuǎn)過(guò)的角度α=π-θ+2kπ(k=0、1、2…)據(jù)α=ωt得,π-θ+2kπ=則子彈速度v0=(k=0、1、2…)。答案:(k=0、1、2…)(15分鐘·40分)9.(6分)2019年1月1日,美國(guó)宇航局(NASA)“新視野號(hào)”探測(cè)器再創(chuàng)歷史,勝利飛掠柯伊伯帶小天體“天際海角”,圖為探測(cè)器拍攝到該小天體的“啞鈴”狀照片示意圖,該小天體繞固定軸勻速自轉(zhuǎn),其上有到轉(zhuǎn)軸距離不等的A、B兩點(diǎn)(LA>LB),關(guān)于這兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述,下列說(shuō)法正確的是 ()A.A、B兩點(diǎn)線速度大小相等B.A點(diǎn)的線速度恒定C.A、B兩點(diǎn)角速度相等D.相同時(shí)間內(nèi)A、B兩點(diǎn)通過(guò)的弧長(zhǎng)相等【解析】選C。由于A、B兩點(diǎn)在同一個(gè)物體上繞相同的軸轉(zhuǎn)動(dòng),因此A、B兩點(diǎn)的角速度相等,故C項(xiàng)正確;由于A、B兩點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸距離不相等,做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不相等,由v=ωr得A、B兩點(diǎn)線速度大小不相等,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;A點(diǎn)的線速度方向時(shí)刻變更,因此A點(diǎn)的線速度時(shí)刻變更,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;由于A、B兩點(diǎn)的線速度大小不相等,因此,相同時(shí)間內(nèi)A、B兩點(diǎn)通過(guò)的弧長(zhǎng)不相等,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。10.(6分)(多選)(2024·揚(yáng)州高一檢測(cè))一輛卡車(chē)在水平路面上行駛,已知該車(chē)輪胎半徑為R,輪胎轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,關(guān)于各點(diǎn)的線速度大小,下列說(shuō)法正確的是 ()A.相對(duì)于地面,輪胎與地面的接觸點(diǎn)的速度為ωRB.相對(duì)于地面,車(chē)軸的速度大小為ωRC.相對(duì)于地面,輪胎上緣的速度大小為ωRD.相對(duì)于地面,輪胎上緣的速度大小為2ωR【解析】選B、D。因?yàn)檩喬ゲ淮蚧?相對(duì)于地面,輪胎與地面接觸處保持相對(duì)靜止,該點(diǎn)相當(dāng)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸,它的速度為零,車(chē)軸的速度即為車(chē)的速度,為ωR。而輪胎上緣的速度大小等于車(chē)軸的速度大小加上對(duì)軸圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小,為2ωR。故選項(xiàng)B、D正確。11.(6分)風(fēng)速儀結(jié)構(gòu)如圖(a)所示。光源發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸,被探測(cè)器接收,當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí),通過(guò)齒輪帶動(dòng)凸輪圓回旋轉(zhuǎn),當(dāng)圓盤(pán)上的凸輪經(jīng)過(guò)透鏡系統(tǒng)時(shí)間被攔住。已知風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為r,每轉(zhuǎn)動(dòng)n圈帶動(dòng)凸輪圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。若某Δt時(shí)間內(nèi)探測(cè)器接收到的光強(qiáng)隨時(shí)間變更關(guān)系如圖(b)所示,則該時(shí)間段內(nèi)風(fēng)輪葉片 ()A.轉(zhuǎn)速漸漸減小,平均速率為B.轉(zhuǎn)速漸漸減小,平均速率為C.轉(zhuǎn)速漸漸增大,平均速率為D.轉(zhuǎn)速漸漸增大,平均速率為【解析】選B。依據(jù)圖(b)可知,在Δt時(shí)間內(nèi),通過(guò)的光照的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng),則風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)得越來(lái)越慢,即轉(zhuǎn)速漸漸減小,在Δt時(shí)間內(nèi)擋了4次光,則凸輪圓盤(pán)平均轉(zhuǎn)一圈的周期T1=。依據(jù)風(fēng)輪葉片每轉(zhuǎn)動(dòng)n圈帶動(dòng)凸輪圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈可知:風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T=,則風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的平均速率v==,故B項(xiàng)正確,A、C、D錯(cuò)誤。【加固訓(xùn)練】如圖所示,電風(fēng)扇在閃光燈下運(yùn)轉(zhuǎn),閃光燈每秒閃30次,風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸O上裝有3個(gè)扇葉,它們互成120°角,當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),視察者感覺(jué)扇葉不動(dòng),則風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不行能是 ()A.600r/minB.900r/minC.1200r/minD.3000r/min【解析】選B。因?yàn)殡娚热~片有三個(gè),相互夾角為120°,現(xiàn)在視察者感覺(jué)扇葉不動(dòng),說(shuō)明在閃光時(shí)間里,扇葉轉(zhuǎn)過(guò)三分之一、或三分之二,或一周…即轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ=πn,n=1,2,3…,由于光源每秒閃光30次,所以電扇每秒轉(zhuǎn)過(guò)的角度為ω=20πn,轉(zhuǎn)速為10nr/s=600nr/min,所以n=1時(shí),轉(zhuǎn)速為600r/min,n=2時(shí),轉(zhuǎn)速為1200r/min,n=5時(shí),轉(zhuǎn)速為3000r/min,故