【導(dǎo)學(xué)案】2021年高中物理人教版必修二教師用書-5.4-圓周運(yùn)動(dòng)-配套練習(xí)

1.關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是()。A.任意相等的時(shí)間內(nèi)通過的路程相等B.任意相等的時(shí)間內(nèi)通過的位移相同C.任意相等的時(shí)間內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過的角度相等D.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng)【解析】路程、角速度是標(biāo)量,位移、速度是矢量,若要矢量相同,必需確保方向也相同,質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),任意相等的時(shí)間內(nèi)通過的路程相等;位移大小相等,方向不同;半徑轉(zhuǎn)過的角度相等;勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)?！敬鸢浮緼C2.由“嫦娥奔月”到“萬戶飛天”,由“東方紅”樂曲響徹寰宇到航天員楊利偉游覽太空,中華民族載人航天的幻想已變成現(xiàn)實(shí)?！吧裰畚逄?hào)”飛船升空后,先運(yùn)行在近地點(diǎn)高度200千米、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度350千米的橢圓軌道上,實(shí)施變軌后,進(jìn)入343千米的圓軌道。假設(shè)“神舟五號(hào)”實(shí)施變軌后做勻速圓周運(yùn)動(dòng),共運(yùn)行了n周,起始時(shí)刻為t1,結(jié)束時(shí)刻為t2,運(yùn)行速度為v,半徑為r,則計(jì)算其運(yùn)行周期可用()。A.T=B.T=C.T= D.T=【解析】由題意可知,飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)n周所需時(shí)間Δt=t2-t1,所以其周期T==,故選項(xiàng)A正確。由周期公式有T=,故選項(xiàng)C正確?！敬鸢浮緼C3.甲沿著半徑為R的圓周跑道勻速跑步,乙沿著半徑為2R的圓周跑道勻速跑步,在相同的時(shí)間內(nèi),甲、乙各自跑了一圈,他們的角速度和線速度的大小分別為ω1、ω2和v1、v2,則()。A.ω1>ω2,v1>v2 B.ω1<ω2,v1<v2C.ω1=ω2,v1<v2 D.ω1=ω2,v1=v2【解析】由于甲、乙在相同時(shí)間內(nèi)各自跑了一圈,v1=,v2=,v1<v2;由ω=,得ω1=,ω2=,ω1=ω2,故C正確。【答案】C4.圖示為某一皮帶傳動(dòng)裝置,主動(dòng)輪的半徑為r1,從動(dòng)輪的半徑為r2。已知主動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)速為n,轉(zhuǎn)動(dòng)過程中皮帶不打滑,則下列說法正確的是()。A.從動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B.從動(dòng)輪做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n D.從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n【解析】由于皮帶不打滑,兩輪緣上各點(diǎn)的線速度等大,各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向?yàn)榍芯€方向,則皮帶上的M、N點(diǎn)均沿MN方向運(yùn)動(dòng),從動(dòng)輪沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),B對(duì)、A錯(cuò)。依據(jù)線速度與角速度的關(guān)系式:v=rω,ω=2πn,所以n∶n2=r2∶r1,n2=n,C對(duì)、D錯(cuò)?！敬鸢浮緽C5.汽車在大路上行駛一般不打滑,輪子轉(zhuǎn)一周,汽車向前行駛的距離等于車輪的周長(zhǎng)。某國(guó)產(chǎn)轎車的車輪半徑約為30cm,當(dāng)該型號(hào)轎車在高速大路上行駛時(shí),駕駛員面前的速率計(jì)的指針指在“120km/h”上,可估算出該車車輪的轉(zhuǎn)速約為()。A.1000r/s B.1000r/minC.1000r/h D.2000r/s【解析】轉(zhuǎn)速n=r/h≈1000r/min?！敬鸢浮緽6.圖示為一皮帶傳動(dòng)裝置,A、C在同一大輪上,B在小輪邊緣上,在傳動(dòng)過程中皮帶不打滑,已知R=2r,RC=R,則()。A.角速度ωC=ωBB.線速度vC=vBC.線速度vC=vBD.角速度ωC=2ωB【解析】A、B為皮帶傳動(dòng),有vA=vB,ωA·2r=ωB·r,所以ωB=2ωA;A、C為共軸傳動(dòng),有ωC=ωA=,所以A、D選項(xiàng)錯(cuò)誤。又由于vC=ωC·r,vB=vA=ωA·2r=2vC,所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤,C選項(xiàng)正確?！敬鸢浮緾7.工程技術(shù)上常用轉(zhuǎn)速描述圓周運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)速是指物體單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù),常用符號(hào)n表示,單位有轉(zhuǎn)每秒或轉(zhuǎn)每分(符號(hào)r/s或r/min)。假如某質(zhì)點(diǎn)沿半徑為1m的軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速是120r/min,求:(1)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小。(2)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小。(3)經(jīng)過1秒時(shí)間質(zhì)點(diǎn)發(fā)生的位移大小?！窘馕觥?1)依據(jù)線速度公式v==,得v=12.56m(2)依據(jù)角速度公式ω==,得ω=12.56rad/s(或者依據(jù)ω==12.56rad/s)。(3)經(jīng)1秒小球恰好轉(zhuǎn)過兩周,回到初始位置,故位移為零?！敬鸢浮?1)12.56m/s(2)12.56rad/s甲8.半徑為R的大圓盤以角速度ω旋轉(zhuǎn),如圖甲所示。有人站在盤邊P點(diǎn)上隨盤轉(zhuǎn)動(dòng),他想用槍擊中在圓盤中心的目標(biāo)O。若子彈的速度為v0,則()。A.槍應(yīng)瞄準(zhǔn)目標(biāo)O射去B.槍應(yīng)向PO的右方偏過θ角射去,而cosθ=C.槍應(yīng)向PO的左方偏過θ角射去,而tanθ=D.槍應(yīng)向PO的左方偏過θ角射去,而sinθ=【解析】若槍瞄準(zhǔn)目標(biāo)O射去,則子彈參與的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)如圖乙所示。明顯,子彈的合運(yùn)動(dòng)方向(即實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向)偏向PO右側(cè)。因此槍應(yīng)向PO左方射去,如圖丙所示。當(dāng)合速度方向沿PO方向時(shí),sinθ=?！敬鸢浮緿9.機(jī)械手表的分針與秒針從重合至其次次重合,中間經(jīng)受的時(shí)間為()。A.minB.1minC.minD.min【解析】先求出分針與秒針的角速度:ω分=rad/s,ω秒=rad/s。設(shè)兩次重合時(shí)間間隔為Δt,則有φ分=ω分Δt,φ秒=ω秒·Δt,φ秒-φ分=2π,即Δt==s=min,故選項(xiàng)C正確?！敬鸢浮緾10.為了測(cè)定子彈的飛行速度,在一根水平放置的軸桿上固定著兩個(gè)薄圓盤a、b,a、b平行相距2m,軸桿的轉(zhuǎn)速為3600r/min,子彈穿過兩盤留下兩個(gè)彈孔,測(cè)得兩孔所在的半徑間的夾角為30°,如圖所示。該子彈的速度是()。A.360m/s B.C.1440m/s D.【解析】子彈的速度是很大的,一般方法很難測(cè)出,利用圓周運(yùn)動(dòng)的周期性,可以比較便利地測(cè)出子彈的速度。由于圓周運(yùn)動(dòng)的周期性,在求解有關(guān)運(yùn)動(dòng)問題時(shí),要留意其多解性。子彈從a盤到b盤,盤轉(zhuǎn)過的角度θ=2πN+(N=0,1,2,…)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω==2πn=2π·rad/s=120πrad/s子彈在a、b間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間,即=所以v===(N=0,1,2,…)N=0時(shí),v=1440m/sN=1時(shí),v=110.N=2時(shí),v=57.6m【答案】C11.兩個(gè)小球固定在一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的桿的兩端,繞桿上的O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),如圖所示。當(dāng)小球1的速度為v1時(shí),小球2的速度為v2,則轉(zhuǎn)軸O到小球2的距離為()。A.LB.LC.LD.L【解析】設(shè)小球2到O點(diǎn)的距離為r,1、2兩小球的角速度相等,即ω1=ω2,所以=,由此可得r=L?！敬鸢浮緽12.圖示為錄音機(jī)在工作時(shí)的示意圖,輪子1是主動(dòng)輪,輪子2為從動(dòng)輪,輪1、2就是磁帶盒內(nèi)的兩個(gè)轉(zhuǎn)盤,空帶一邊半徑為r1=0.5cm,滿帶一邊半徑為r2=3cm,已知主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速不變,恒為n1=36r/min(1)從動(dòng)輪2的轉(zhuǎn)速變化范圍。(2)磁帶運(yùn)動(dòng)的速度變化范圍?！窘馕觥?jī)奢嗊吘壣细鼽c(diǎn)的線速度相等,又由v=rω,所以,r2=r1,即n2=n1當(dāng)r2=3cm時(shí),從動(dòng)輪2的轉(zhuǎn)速最小;當(dāng)磁帶走完時(shí),從動(dòng)輪2的轉(zhuǎn)速最大。再由v=r·求磁帶速度的變化范圍。(1)nmin=×36r/min=6r/min,nmax=×36r/min=216r/min故從動(dòng)輪2的轉(zhuǎn)速變化范圍是6r/min~216r/min。(2)r1=0.5cm時(shí),v=0.5×10-2×2π×m/s=0.019m/s;r1=3cm時(shí),v'=3×10-2×2π×故磁帶速度的變化范圍是0.019m/s~0【答案】(1)6r/min~216r/min(2)0.019m/s~13.一半徑為R的雨傘繞柄以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),傘邊緣距地面高h(yuǎn),甩出的水滴在地面上形成一個(gè)圓,求此圓半徑r?！窘馕觥坑甑坞x開傘邊緣后沿切線方向水平拋出,其間距關(guān)系如圖所示(俯視圖)雨滴飛出的速度大小為v=ωR雨滴做平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上有h=gt2,水平方向上有s=vt由幾何關(guān)系知,雨滴半徑r=解以上幾式得r=R?！敬鸢浮縍14.如圖所示,一種給自行車車燈供電的小發(fā)電機(jī)的上端有一半徑r0=1.0cm的摩擦小輪,小輪與自行車車輪的邊緣接觸。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而為發(fā)電機(jī)供應(yīng)動(dòng)力。自行車車輪的半徑R1=35cm,小齒輪的半徑R2