5-3-圓周運動(解析版)(備作業(yè))高一物理同步備課系列

PAGE試卷第=1頁，共=sectionpages33頁5.3圓周運動（解析版）（備作業(yè)）姓名：___________班級：___________錯題號：___________一、單選題1．如圖所示為旋轉(zhuǎn)脫水拖把，拖把桿內(nèi)有一段長度為25cm的螺桿通過拖把桿下段與拖把頭接在一起，螺桿的螺距（相鄰螺紋之間的距離）d=5cm，拖把頭的半徑為10cm，拖把桿上段相對螺桿向下運動時拖把頭就會旋轉(zhuǎn)，把拖把頭上的水甩出去。某次脫水時，拖把桿上段1s內(nèi)勻速下壓了25cm，該過程中拖把頭勻速轉(zhuǎn)動，則（）A．拖把桿向下運動的速度為0.1πm/s B．拖把頭邊緣的線速度為πm/sC．拖把頭轉(zhuǎn)動的角速度為5πrad/s D．拖把頭的轉(zhuǎn)速為1r/s【答案】B【詳解】A．拖把桿向下運動的速度故A錯誤；BCD．拖把桿上段1s內(nèi)勻速下壓了25cm，則轉(zhuǎn)動5圈，即拖把頭的轉(zhuǎn)速為n=5r/s則拖把頭轉(zhuǎn)動的角速度拖把頭邊緣的線速度故B正確，CD錯誤；故選B。2．如圖所示，自行車大齒輪、小齒輪、后輪半徑不相同，關(guān)于它們邊緣上的三個點A、B、C的描述，以下說法正確的是（）A．A點和C點的線速度大小相等 B．A點和B點的角速度相等C．A點和B點的線速度大小相等 D．B點和C點的線速度大小相等【答案】C【詳解】ACD．大齒輪、小齒輪通過鏈條傳動，A、B兩點是大、小齒輪的邊緣點，所以A、B兩點的線速度大小相等；小齒輪和后輪同軸轉(zhuǎn)動，B、C兩點分別在小齒輪和后輪邊緣，故角速度相等，根據(jù)v=ωr可知B點的線速度小于C點的線速度，所以A點的線速度小于C點的線速度，故A、D錯誤，C正確。B．A、B兩點的線速度大小相等，A的半徑大于B的半徑，根據(jù)ω=得B點的角速度大于A點的角速度，故B錯誤。故選C。3．圖甲是一款感應垃圾桶。手或垃圾靠近其感應區(qū)，桶蓋會自動繞O點水平打開，如圖乙所示。桶蓋打開過程中其上A、B兩點的角速度分別為ωA、ωB，線速度分別為vA、vB，則（）A．ωA＞ωB B．ωA＜ωB C．vA＞vB D．vA＜vB【答案】D【詳解】桶蓋上的AB兩點同時繞著O點轉(zhuǎn)到，則角速度相等，即根據(jù)又有則故ABC錯誤D正確。故選D。4．A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運動，在相同時間內(nèi)，它們通過的路程之比是4∶3，運動方向改變的角度之比是3∶2，則它們（）A．線速度大小之比為2∶3B．角速度大小之比為3∶4C．圓周運動的半徑之比為2∶1D．轉(zhuǎn)速之比為3∶2【答案】D【詳解】A．根據(jù)線速度定義式v=，已知在相同時間內(nèi)它們通過的路程之比是4∶3，則線速度大小之比為4∶3，故A錯誤；B．根據(jù)角速度定義式ω=，相同時間內(nèi)它們轉(zhuǎn)過的角度之比為3∶2，則角速度之比為3∶2，故B錯誤；C．根據(jù)公式v=rω，可得圓周運動半徑r=，線速度大小之比為4∶3，角速度之比為3∶2，則圓周運動的半徑之比為8∶9，故C錯誤；D．根據(jù)T=得，周期之比為2∶3，再根據(jù)n=得轉(zhuǎn)速之比為3∶2，故D正確。故選D。5．如圖所示，園林工人正在把一棵枯死的小樹苗掰折，已知樹苗的長度為L，該工人的兩手與樹苗的接觸位置（樹苗被掰折的過程手與樹苗接觸位置始終不變）距地面高為h，樹苗與地面的夾角為α時，該工人手水平向右的速度恰好為v，則樹苗轉(zhuǎn)動的角速度為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】因手與樹苗接觸位置始終不變，故接觸點做圓周運動，把接觸點的線速度按水平與豎直方向分解，水平分速度等于工人手水平向右的速度v，如圖所示此時手握樹干的位置到O點距離為則有v＝ωRsinα聯(lián)立解得故選C。6．如圖所示，帶有一白點的黑色圓盤，繞過其中心且垂直于盤面的軸沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速。在暗室中用每秒閃光21次的頻閃光源照射圓盤，則（）A．觀察到白點始終在同一個位置 B．觀察到白點順時針方向轉(zhuǎn)動C．觀察到白點轉(zhuǎn)動的周期為0.05s D．觀察到白點轉(zhuǎn)動的周期為1s【答案】D【詳解】由題意黑色圓盤，可繞過其中心，垂直于盤面的軸勻速轉(zhuǎn)動，每秒沿順時針方向旋轉(zhuǎn)20圈，即頻率為在暗室中用每秒閃光21次的頻閃光源照射圓盤，即則所以觀察到白點逆時針旋轉(zhuǎn)，則所以觀察到白點每秒逆時針旋轉(zhuǎn)1圈，即轉(zhuǎn)動周期為T=1s故選D。二、多選題7．雜技演員表演“水流星”，在長為1.6m的細繩的一端，系一個總質(zhì)量為kg的盛滿水的小桶（小桶大小相對于細繩長度小得多），以繩的一端為圓心，在豎直面內(nèi)做圓周運動，如圖所示，若“水流星”通過最高點的速度為m/s，則下列說法正確的是（）（）A．“水流星”通過最高點時，會有水從容器中流出B．“水流星”通過最高點時，繩的張力為零C．“水流星"通過和圓心等高和位置時，細繩中的拉力為零D．“水流星”在最低點時，處于超重狀態(tài)【答案】BD【詳解】AB．當水桶底壓力位零時有解得則知，水不從水桶流出，此時繩子的張力為零，故A錯誤，B正確；C．“水流星"通過和圓心等高和位置時，小桶做圓周運動，繩子的拉力指向圓心，水對水桶的作用力背離圓心，二者的合力提供向心力，則細繩中的拉力不為零，故C錯誤；D．“水流星”在最低點時，加速度方向豎直向上，處于超重狀態(tài)，故D正確；故選BD。8．摩擦傳動是傳動裝置中的一個重要模型，如圖所示的兩個水平放置的轉(zhuǎn)盤靠摩擦力傳動，其中O，O′分別為兩轉(zhuǎn)盤的軸心，已知兩個轉(zhuǎn)盤的半徑比r甲︰r乙＝3︰1，且在正常工作時兩轉(zhuǎn)盤不打滑。今在兩轉(zhuǎn)盤上分別放置兩個同種材料制成的滑塊A，B，兩滑塊與轉(zhuǎn)盤間的動摩擦因數(shù)相同，兩滑塊距離軸心O，O′的間距關(guān)系為RA＝2RB。若轉(zhuǎn)盤乙由靜止開始緩慢地轉(zhuǎn)動起來，且轉(zhuǎn)速逐漸增加，則下列敘述正確的是（）A．滑塊A和B在與轉(zhuǎn)盤相對靜止時，角速度之比為ω甲︰ω乙＝1︰3B．滑塊A和B在與轉(zhuǎn)盤相對靜止時，向心加速度的比值為aA︰aB＝2︰9C．轉(zhuǎn)速增加后滑塊B先發(fā)生滑動D．轉(zhuǎn)速增加后兩滑塊一起發(fā)生滑動【答案】ABC【詳解】AB．假設(shè)轉(zhuǎn)盤乙的半徑為r，由題意可知兩轉(zhuǎn)盤邊緣的線速度大小相等，則有ω甲·3r＝ω乙·r得ω甲︰ω乙＝1︰3所以滑塊A，B在與轉(zhuǎn)盤相對靜止時，角速度之比為1︰3，根據(jù)a＝ω2r得，此時A、B的向心加速度之比為2︰9，故AB正確；CD．由題意知，滑塊的最大靜摩擦力分別為fA＝μmAg，fB＝μmBg最大靜摩擦力之比為fA︰fB＝mA︰mB轉(zhuǎn)動過程中所受的靜摩擦力之比為fA′︰fB′＝maaA︰（mBaB）＝mA︰（4.5mB）故滑塊B先達到最大靜摩擦力，先開始滑動，故C正確；D錯誤；故選ABC。9．如圖所示，靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動，a是位于赤道上的一點，b是位于北緯30°的一點，則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b兩點的運動周期都相同B．它們的角速度是不同的C．a(chǎn)、b兩點的線速度大小相同D．a(chǎn)、b兩點線速度大小之比為2：【答案】AD【詳解】AB．如題圖所示，地球繞自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，地球上各點的周期及角速度都是相同的，B錯誤，A正確；CD．地球表面物體做圓周運動的平面是物體所在緯度線平面，其圓心分布在整條自轉(zhuǎn)軸上，不同緯度處物體圓周運動的半徑是不同的，b點半徑為由公式可得C錯誤，D正確。故選AD。10．如圖所示，在輕繩的一端拴一個小沙袋，另一端握在手中，將手舉過頭頂，使沙袋在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，A、B為繩上兩點。下列說法正確的是（）A．A點的線速度大于B點的線速度 B．A點的線速度等于B點的線速度C．A點的周期大于B點的周期 D．A點的周期等于B點的周期【答案】AD【詳解】CD．A、B兩點同軸轉(zhuǎn)動，周期和角速度相同。故C錯誤；D正確；AB．根據(jù)線速度與角速度關(guān)系，有依題意，有解得故A正確；B錯誤。故選AD。11．如圖所示，直徑為d的豎直圓筒繞中心軸線以恒定的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動。一子彈以水平速度沿圓筒直徑方向從左側(cè)射入圓筒，從右側(cè)射穿圓筒后發(fā)現(xiàn)兩彈孔在同一豎直線上且相距為h，則（）A．子彈在圓筒中的水平速度為B．子彈在圓筒中的水平速度為C．圓筒轉(zhuǎn)動的角速度可能為D．圓筒轉(zhuǎn)動的角速度可能為【答案】AC【詳解】AB．子彈做平拋運動，在豎直方向上可得子彈在圓筒中運動的時間水平方向子彈做勻速運動，因此水平速度A正確，B錯誤；CD．這段時間內(nèi)，圓筒轉(zhuǎn)了n（n取1、2、3……），圓筒轉(zhuǎn)動的角速度（n取1、2、3……）因此角速度可能為，不可能為，C正確，D錯誤。故選AC。三、填空題12．如圖所示，大、小輪之間靠摩擦傳動，接觸面不打滑，兩點分別位于大、小輪的邊緣。則兩點線速度的大小關(guān)系為____（選填“>”“=”或“<”），角速度的大小關(guān)系為______（選填“>”“=”或“<”）。【答案】=<【詳解】[1][2]兩輪邊緣上線速度大小相等，故vA=vB，又rA＞rB，根據(jù)公式v=ωr，可得：ωA＜ωB.13．用如圖所示的裝置可以測定分子速率。在小爐O中，金屬銀熔化并蒸發(fā)。銀原子束通過小爐的圓孔逸出，經(jīng)過狹縫S1和S2進入真空的圓筒C。圓筒C可繞過A點且垂直于紙面的軸以一定的角速度轉(zhuǎn)動。從圖中可判斷，落點越靠近______處的銀原子速率越大（選填“b”或“e”）；現(xiàn)測出圓筒C的直徑為1m，轉(zhuǎn)動的角速度為150πrad/s，銀原子落在玻璃板G上的位置到b點的弧長為s，s約為圓筒周長的，可估算銀原子速率約為______m/s?！敬鸢浮縝450【詳解】[1]由于圓筒C繞A點順時針轉(zhuǎn)動，由圖可判斷，落點越靠近b處的銀原子速率越大；[2]由于圓筒C轉(zhuǎn)動的角速度為150πrad/s，則圓筒C轉(zhuǎn)動的周期為根據(jù)銀原子落在玻璃板G上的位置到b點的弧長為s，s約為圓筒周長的，則運動的時間為銀原子速率約為14．如圖為某種混凝土攪拌機的傳動機構(gòu)，A輪的齒數(shù)為N1，B輪的齒數(shù)為N2。當A輪順時針轉(zhuǎn)動，將帶動B輪沿______方向轉(zhuǎn)動，A輪和B輪的角速度之比為________?！敬鸢浮磕鏁r針N2:N1【詳解】[1]當A輪順時針轉(zhuǎn)動，將帶動B輪沿逆時針方向轉(zhuǎn)動；[2]兩輪的齒數(shù)之比等于半徑之比，則兩輪邊緣的線速度相等，根據(jù)v=ωr可得，A輪和B輪的角速度之比為15．如圖所示，轉(zhuǎn)筆深受廣大中學生的喜愛．某一時刻，筆繞手指上的某一點O做勻速轉(zhuǎn)動，OA∶OB＝1∶2，設(shè)A、B線速度大小分別為vA和vB，角速度大小分別為ωA和ωB，則vA∶vB＝________，ωA∶ωB＝________?！敬鸢浮?：21：1【詳解】略16．已知地球半徑R=6.37×103km，假設(shè)地球是一個標準的圓球體，位于北緯30°附近的某地有一質(zhì)點A，其隨地球自轉(zhuǎn)的線速度為______m/s，A的向心加速度方向沿______方向（選填AO、AB、AC）?！敬鸢浮?00.9AB【詳解】[1]其隨地球自轉(zhuǎn)的線速度為[2]A的向心加速度方向一定指向圓心，不指向地心，沿AB方向。四、實驗題17．如圖甲所示為測量電動機勻速轉(zhuǎn)動角速度的實驗裝置，半徑不大的圓形卡紙固定在電動機轉(zhuǎn)軸上，在電動機的帶動下勻速轉(zhuǎn)動.在圓形卡紙的旁邊垂直安裝一個改裝了的電火花計時器.（1）請將下列實驗步驟按先后排序：________A．使電火花計時器與圓形卡紙保持良好接觸B．接通電火花計時器的電源，使它工作起來C．啟動電動機，使圓形卡紙轉(zhuǎn)動起來D．關(guān)閉電動機，拆除電火花計時器；研究卡紙上留下的一段痕跡（如圖乙所示），寫出角速度ω的表達式，代入數(shù)據(jù)，得出ω的測量值.（2）要得到ω的測量值，還缺少一種必要的測量工具，它是____________.A．秒表B．毫米刻度尺C．圓規(guī)D．量角器（3）寫出角速度ω的表達式，并指出表達式中各個物理量的意義：____________【答案】ACBDD(θ為n個點對應的圓心角，t為時間間隔)【詳解】(1)[1]該實驗步驟中必須讓電動機帶動卡紙勻速轉(zhuǎn)動，然后接通電火花計時器，因為要測量電動機轉(zhuǎn)動的角速度，不能讓電動機不動之前，就接通電火花計時器，這一點很特別．因此次序是ACBD。(2)[2]通過上一問，可通過電火花計時器得到轉(zhuǎn)動一定角度所需的時間T，根據(jù)角速度公式可知，還需測量出角度，故D正確，ABC錯誤。（3）[3]取N個點之間的角度為θ，則t=(N-1)T可得其中θ是N個點對應的圓心角，T是電火花計時器的打點時間間隔。18．研究玩具電動機的轉(zhuǎn)動，某同學將一圓盤固定在電動機的轉(zhuǎn)軸上，將紙帶穿過打點計時器的限位孔，然后固定在圓盤上。如圖（a）所示，當電動機轉(zhuǎn)動時，紙帶會卷在圓盤上。已知交流電的頻率為f。（1）該同學用游標卡尺測量圓盤的直徑，示數(shù)如圖（b）所示，則圓盤的直徑d=____________cm；（2）物理學上把角速度的變化與發(fā)生這一變化所用時間的比值定義為角加速度β。若電動機做勻加速轉(zhuǎn)動（即β不變），經(jīng)一段時間停止打點后，取下紙帶，標出A、B、C、…，如圖（c）所示，其中相鄰兩個計數(shù)點間有4個點沒畫出，則打下D點時電動機的角速度ω=___________，角加速度β=_________。（用d、f、s1、s2、s3、s4表示）【答案】4.045【詳解】[1]根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)可知，圓盤的直徑為[2]根據(jù)勻變速運動中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度可得打下D點時電動機的角速度為[3]根據(jù)角加速度的定義為角速度的變化與發(fā)生這一變化所用時間的比值定義，則可得故有可得