5-3-圓周運(yùn)動(dòng)(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(yùn)動(dòng)（解析版）（備作業(yè)）姓名：___________班級(jí)：___________錯(cuò)題號(hào)：___________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(zhǎng)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(duì)螺桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)拖把頭就會(huì)旋轉(zhuǎn)，把拖把頭上的水甩出去。某次脫水時(shí)，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(dòng)，則（）A．拖把桿向下運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)的速度故A錯(cuò)誤；BCD．拖把桿上段1s內(nèi)勻速下壓了25cm，則轉(zhuǎn)動(dòng)5圈，即拖把頭的轉(zhuǎn)速為n=5r/s則拖把頭轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度拖把頭邊緣的線速度故B正確，CD錯(cuò)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(gè)點(diǎn)A、B、C的描述，以下說法正確的是（）A．A點(diǎn)和C點(diǎn)的線速度大小相等 B．A點(diǎn)和B點(diǎn)的角速度相等C．A點(diǎn)和B點(diǎn)的線速度大小相等 D．B點(diǎn)和C點(diǎn)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(dòng)，A、B兩點(diǎn)是大、小齒輪的邊緣點(diǎn)，所以A、B兩點(diǎn)的線速度大小相等；小齒輪和后輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，B、C兩點(diǎn)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(diǎn)的線速度小于C點(diǎn)的線速度，所以A點(diǎn)的線速度小于C點(diǎn)的線速度，故A、D錯(cuò)誤，C正確。B．A、B兩點(diǎn)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(diǎn)的角速度大于A點(diǎn)的角速度，故B錯(cuò)誤。故選C。3．圖甲是一款感應(yīng)垃圾桶。手或垃圾靠近其感應(yīng)區(qū)，桶蓋會(huì)自動(dòng)繞O點(diǎn)水平打開，如圖乙所示。桶蓋打開過程中其上A、B兩點(diǎn)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(diǎn)同時(shí)繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)到，則角速度相等，即根據(jù)又有則故ABC錯(cuò)誤D正確。故選D。4．A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在相同時(shí)間內(nèi)，它們通過的路程之比是4∶3，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)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(cuò)誤；B．根據(jù)角速度定義式ω=，相同時(shí)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(cuò)誤；C．根據(jù)公式v=rω，可得圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的半徑之比為8∶9，故C錯(cuò)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(zhǎng)度為L(zhǎng)，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?xí)r，該工人手水平向右的速度恰好為v，則樹苗轉(zhuǎn)動(dòng)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(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，把接觸點(diǎn)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(shí)手握樹干的位置到O點(diǎn)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(diǎn)的黑色圓盤，繞過其中心且垂直于盤面的軸沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(diǎn)始終在同一個(gè)位置 B．觀察到白點(diǎn)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)C．觀察到白點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為0.05s D．觀察到白點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)，每秒沿順時(shí)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(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，則所以觀察到白點(diǎn)每秒逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)1圈，即轉(zhuǎn)動(dòng)周期為T=1s故選D。二、多選題7．雜技演員表演“水流星”，在長(zhǎng)為1.6m的細(xì)繩的一端，系一個(gè)總質(zhì)量為kg的盛滿水的小桶（小桶大小相對(duì)于細(xì)繩長(zhǎng)度小得多），以繩的一端為圓心，在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，若“水流星”通過最高點(diǎn)的速度為m/s，則下列說法正確的是（）（）A．“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，會(huì)有水從容器中流出B．“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，繩的張力為零C．“水流星"通過和圓心等高和位置時(shí)，細(xì)繩中的拉力為零D．“水流星”在最低點(diǎn)時(shí)，處于超重狀態(tài)【答案】BD【詳解】AB．當(dāng)水桶底壓力位零時(shí)有解得則知，水不從水桶流出，此時(shí)繩子的張力為零，故A錯(cuò)誤，B正確；C．“水流星"通過和圓心等高和位置時(shí)，小桶做圓周運(yùn)動(dòng)，繩子的拉力指向圓心，水對(duì)水桶的作用力背離圓心，二者的合力提供向心力，則細(xì)繩中的拉力不為零，故C錯(cuò)誤；D．“水流星”在最低點(diǎn)時(shí)，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(dòng)是傳動(dòng)裝置中的一個(gè)重要模型，如圖所示的兩個(gè)水平放置的轉(zhuǎn)盤靠摩擦力傳動(dòng)，其中O，O′分別為兩轉(zhuǎn)盤的軸心，已知兩個(gè)轉(zhuǎn)盤的半徑比r甲︰r乙＝3︰1，且在正常工作時(shí)兩轉(zhuǎn)盤不打滑。今在兩轉(zhuǎn)盤上分別放置兩個(gè)同種材料制成的滑塊A，B，兩滑塊與轉(zhuǎn)盤間的動(dòng)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(dòng)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(duì)靜止時(shí)，角速度之比為ω甲︰ω乙＝1︰3B．滑塊A和B在與轉(zhuǎn)盤相對(duì)靜止時(shí)，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(dòng)D．轉(zhuǎn)速增加后兩滑塊一起發(fā)生滑動(dòng)【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(duì)靜止時(shí)，角速度之比為1︰3，根據(jù)a＝ω2r得，此時(shí)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(dòng)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(dá)到最大靜摩擦力，先開始滑動(dòng)，故C正確；D錯(cuò)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(dòng)，a是位于赤道上的一點(diǎn)，b是位于北緯30°的一點(diǎn)，則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)周期都相同B．它們的角速度是不同的C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的線速度大小相同D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)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(dòng)時(shí)，地球上各點(diǎn)的周期及角速度都是相同的，B錯(cuò)誤，A正確；CD．地球表面物體做圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的半徑是不同的，b點(diǎn)半徑為由公式可得C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。10．如圖所示，在輕繩的一端拴一個(gè)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(yùn)動(dòng)，A、B為繩上兩點(diǎn)。下列說法正確的是（）A．A點(diǎn)的線速度大于B點(diǎn)的線速度 B．A點(diǎn)的線速度等于B點(diǎn)的線速度C．A點(diǎn)的周期大于B點(diǎn)的周期 D．A點(diǎn)的周期等于B點(diǎn)的周期【答案】AD【詳解】CD．A、B兩點(diǎn)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，周期和角速度相同。故C錯(cuò)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(cuò)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(dòng)。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(dòng)的角速度可能為D．圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度可能為【答案】AC【詳解】AB．子彈做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上可得子彈在圓筒中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間水平方向子彈做勻速運(yùn)動(dòng)，因此水平速度A正確，B錯(cuò)誤；CD．這段時(shí)間內(nèi)，圓筒轉(zhuǎn)了n（n取1、2、3……），圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)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(cuò)誤。故選AC。三、填空題12．如圖所示，大、小輪之間靠摩擦傳動(dòng)，接觸面不打滑，兩點(diǎn)分別位于大、小輪的邊緣。則兩點(diǎn)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“<”）?！敬鸢浮?<【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(cè)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(jìn)入真空的圓筒C。圓筒C可繞過A點(diǎn)且垂直于紙面的軸以一定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。從圖中可判斷，落點(diǎn)越靠近______處的銀原子速率越大（選填“b”或“e”）；現(xiàn)測(cè)出圓筒C的直徑為1m，轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為150πrad/s，銀原子落在玻璃板G上的位置到b點(diǎn)的弧長(zhǎng)為s，s約為圓筒周長(zhǎng)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(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由圖可判斷，落點(diǎn)越靠近b處的銀原子速率越大；[2]由于圓筒C轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為150πrad/s，則圓筒C轉(zhuǎn)動(dòng)的周期為根據(jù)銀原子落在玻璃板G上的位置到b點(diǎn)的弧長(zhǎng)為s，s約為圓筒周長(zhǎng)的，則運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為銀原子速率約為14．如圖為某種混凝土攪拌機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，A輪的齒數(shù)為N1，B輪的齒數(shù)為N2。當(dāng)A輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將帶動(dòng)B輪沿______方向轉(zhuǎn)動(dòng)，A輪和B輪的角速度之比為________?！敬鸢浮磕鏁r(shí)針N2:N1【詳解】[1]當(dāng)A輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將帶動(dòng)B輪沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)；[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(xué)生的喜愛．某一時(shí)刻，筆繞手指上的某一點(diǎn)O做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓球體，位于北緯30°附近的某地有一質(zhì)點(diǎn)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A(yù)O、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(shí)驗(yàn)題17．如圖甲所示為測(cè)量電動(dòng)機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的實(shí)驗(yàn)裝置，半徑不大的圓形卡紙固定在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng).在圓形卡紙的旁邊垂直安裝一個(gè)改裝了的電火花計(jì)時(shí)器.（1）請(qǐng)將下列實(shí)驗(yàn)步驟按先后排序：________A．使電火花計(jì)時(shí)器與圓形卡紙保持良好接觸B．接通電火花計(jì)時(shí)器的電源，使它工作起來C．啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使圓形卡紙轉(zhuǎn)動(dòng)起來D．關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，拆除電火花計(jì)時(shí)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(dá)式，代入數(shù)據(jù)，得出ω的測(cè)量值.（2）要得到ω的測(cè)量值，還缺少一種必要的測(cè)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(dá)式，并指出表達(dá)式中各個(gè)物理量的意義：____________【答案】ACBDD(θ為n個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓心角，t為時(shí)間間隔)【詳解】(1)[1]該實(shí)驗(yàn)步驟中必須讓電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)卡紙勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，然后接通電火花計(jì)時(shí)器，因?yàn)橐獪y(cè)量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，不能讓電動(dòng)機(jī)不動(dòng)之前，就接通電火花計(jì)時(shí)器，這一點(diǎn)很特別．因此次序是ACBD。(2)[2]通過上一問，可通過電火花計(jì)時(shí)器得到轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度所需的時(shí)間T，根據(jù)角速度公式可知，還需測(cè)量出角度，故D正確，ABC錯(cuò)誤。（3）[3]取N個(gè)點(diǎn)之間的角度為θ，則t=(N-1)T可得其中θ是N個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的圓心角，T是電火花計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)時(shí)間間隔。18．研究玩具電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，某同學(xué)將一圓盤固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔，然后固定在圓盤上。如圖（a）所示，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，紙帶會(huì)卷在圓盤上。已知交流電的頻率為f。（1）該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)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(xué)上把角速度的變化與發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值定義為角加速度β。若電動(dòng)機(jī)做勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)（即β不變），經(jīng)一段時(shí)間停止打點(diǎn)后，取下紙帶，標(biāo)出A、B、C、…，如圖（c）所示，其中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)沒畫出，則打下D點(diǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)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(biāo)卡尺的讀數(shù)規(guī)可知，圓盤的直徑為[2]根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間的平均速度可得打下D點(diǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)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(shí)間的比值定義，則可得故有可得