2024-2025學(xué)年高中物理第五章4圓周運(yùn)動(dòng)練習(xí)含解析新人教版必修2

PAGEPAGE84.圓周運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)鞏固1.(多選)下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法正確的是()A.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)B.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度不變D.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度不變解析:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小不變,方向時(shí)刻在變,是變速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤,B正確;勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小和方向均不變,選項(xiàng)D正確。答案:BD2.甲沿著半徑為R的圓形跑道勻速跑步,乙沿半徑為2R的圓形跑道勻速跑步,在相同時(shí)間內(nèi),甲、乙各跑了一圈,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:甲、乙跑步的周期相同,因?yàn)棣?2πT,則角速度相同,即ω1=ω2;又因?yàn)関=ωr,所以線速度之比v1∶v2=R1∶R2=1∶2,即v1答案:C3.一種早期的自行車如圖所示,這種不帶鏈條傳動(dòng)的自行車前輪的直徑很大,這樣的設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)主要是為了()A.提高速度B.提高穩(wěn)定性C.騎行便利D.減小阻力解析:這種老式不帶鏈條的自行車,驅(qū)動(dòng)輪在前輪,在人蹬車的角速度肯定的狀況下,由v=ωr知半徑越大線速度越大,可見自行車的速度就很大,所以A正確。答案:A4.電腦中用的光盤驅(qū)動(dòng)器,采納恒定角速度驅(qū)動(dòng)光盤,光盤上凸凹不平的小坑是存貯的數(shù)據(jù)。請(qǐng)問(wèn)激光頭在何處時(shí),電腦讀取數(shù)據(jù)速率比較大()A.內(nèi)圈 B.外圈C.中間位置 D.與位置無(wú)關(guān)解析:光盤在做勻速圓周運(yùn)動(dòng),光盤上某點(diǎn)的線速度v=ωr,角速度恒定,則r越大時(shí),線速度越大,所以激光頭在光盤外圈時(shí),電腦讀取數(shù)據(jù)速率較大。答案:B5.一般的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械上都標(biāo)有“轉(zhuǎn)速×××r/min”,該值是轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械正常工作時(shí)的轉(zhuǎn)速,不同的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械上標(biāo)有的轉(zhuǎn)速一般是不同的,下列有關(guān)轉(zhuǎn)速的說(shuō)法正確的是()A.轉(zhuǎn)速越大,說(shuō)明該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械正常工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度越大B.轉(zhuǎn)速越大,說(shuō)明該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械正常工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大C.轉(zhuǎn)速越大,說(shuō)明該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械正常工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期越大D.轉(zhuǎn)速越大,說(shuō)明該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械正常工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率越小解析:設(shè)轉(zhuǎn)速為n,依據(jù)ω=2nπ可知,轉(zhuǎn)速越大該轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械正常工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度越大,B正確;依據(jù)v=ωr可知,角速度大,因轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不確定,線速度不肯定大,A錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)速是指單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù),轉(zhuǎn)速越大,轉(zhuǎn)一圈所用的時(shí)間越少,即周期越小,頻率越大,所以C、D都錯(cuò)誤。答案:B6.如圖所示,A、B是兩個(gè)摩擦傳動(dòng)的靠背輪,A是主動(dòng)輪,B是從動(dòng)輪,它們的半徑RA=2RB,a和b兩點(diǎn)在輪的邊緣,c和d兩點(diǎn)在各輪半徑的中點(diǎn)。下列推斷正確的是()A.va=2vb B.ωb=2ωaC.vc=va D.ωb=ωc解析:由于A、B兩輪之間通過(guò)摩擦傳動(dòng),故A、B兩輪邊緣的線速度大小相同,故va=vb,故A錯(cuò)誤。依據(jù)v=ωR可得ωaRA=ωbRB,ωa∶ωb=RB∶RA=1∶2,即ωb=2ωa,又由于a與c在同一個(gè)圓上,故ωa=ωc,則ωb=2ωc,由v=ωR得va∶vc=2∶1,即va=2vc,故B正確,C、D錯(cuò)誤。答案:B7.一個(gè)玩具陀螺如圖所示。A、B和C是陀螺上的三個(gè)點(diǎn)。當(dāng)陀螺繞垂直于地面的軸線以角速度ω穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí),下列表述正確的是()A.A、B和C三點(diǎn)的線速度大小相等B.A、B和C三點(diǎn)的角速度相等C.A、B的角速度比C的大D.C的線速度比A、B的大解析:A、B和C均是同一陀螺上的點(diǎn),它們做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度都為陀螺旋轉(zhuǎn)的角速度ω,B對(duì),C錯(cuò)。三點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)半徑關(guān)系rA=rB>rC,據(jù)v=ωr可知,三點(diǎn)的線速度關(guān)系vA=vB>vC,A、D錯(cuò)。答案:B8.一半徑為R的雨傘繞柄以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),如圖所示。傘邊緣距地面高h(yuǎn),甩出的水滴在地面上形成一個(gè)圓,則此圓的半徑r為多少?解析:水滴飛出的速度大小v=ωR,水滴做平拋運(yùn)動(dòng),故:豎直方向有h=水平方向有l(wèi)=vt,由題意畫出俯視圖,如圖所示。由幾何關(guān)系知,水滴形成圓的半徑r=聯(lián)立以上各式得r=R答案:R9.如圖所示,直徑為d的紙制圓筒,使它以角速度ω繞軸O勻速轉(zhuǎn)動(dòng),然后使子彈沿直徑穿過(guò)圓筒。若子彈在圓筒旋轉(zhuǎn)不到半周時(shí)在圓筒上留下a、b兩個(gè)彈孔。已知Oa、Ob夾角為φ,求子彈的速度。解析:子彈從a穿入圓筒到從b穿出圓筒,圓筒轉(zhuǎn)過(guò)的角度為(π-φ),則子彈穿過(guò)圓筒的時(shí)間為t=在這段時(shí)間內(nèi)子彈的位移為圓筒的直徑d,則子彈的速度為v=答案:ωd實(shí)力提升1.(多選)如圖,常見的自行車傳動(dòng)示意圖。A輪與腳踏板相連,B輪與車軸相連,C為車輪。當(dāng)人蹬車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),以下說(shuō)法中正確的是()A.A輪與B輪的角速度相同B.A輪邊緣與B輪邊緣的線速度相同C.B輪邊緣與C輪邊緣的線速度相同D.B輪與C輪的角速度相同解析:A、B以鏈條相連,其邊緣線速度相同;B、C同軸,其角速度相同。答案:BD2.機(jī)械手表的分針與秒針從重合至其次次重合,中間經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間為()A.B.1minC.D.解析:分針與秒針的角速度:ω分=2π3600rad/s,ω秒=2π60rad/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=答案:C3.如圖所示,兩個(gè)小球固定在一根長(zhǎng)為l的桿的兩端,繞桿上的O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)。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.解析:兩球繞O轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等,所以v1r答案:B4.(多選)如圖所示,一輛卡車在水平路面上行駛,已知該車輪胎半徑為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)的速度大小為ωRB.相對(duì)于地面,車軸的速度大小為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:由于輪胎不打滑,相對(duì)于地面輪胎與地面接觸處保持相對(duì)靜止。車軸相對(duì)于接觸點(diǎn)的速度為ωR,而輪胎上緣相對(duì)于接觸點(diǎn)的速度為2ωR。答案:BD5.右圖是一種“滾輪——平盤無(wú)級(jí)變速器”示意圖,它由固定于主動(dòng)軸上的平盤和可隨從動(dòng)軸移動(dòng)的圓柱形滾輪組成。由于摩擦作用,當(dāng)平盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),滾輪就會(huì)跟隨轉(zhuǎn)動(dòng),假如認(rèn)為滾輪不會(huì)打滑,那么,主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1、從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n2、滾輪半徑r以及滾輪距離主動(dòng)軸中心的距離x之間的關(guān)系是()A.n2=n1B.C.n2=nD.解析:由于平盤和滾輪接觸處的線速度大小相等,所以2πn1x=2πn2r,即n2=n1答案:A6.★某品牌電動(dòng)車的銘牌如下:車型:20英寸(車輪直徑:508mm)電池規(guī)格:36V12A·h(蓄電池)整車質(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),可知該車的額定時(shí)速約為()A.15km/h B.18km/h C.20km/hD.25km/h解析:由題意可知車輪半徑為R=254mm=0.254m,車輪額定轉(zhuǎn)速為n=210r/min=21060r/s=72r/s,故車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=2nπ,則車輪輪緣上的點(diǎn)線速度為v=ωR=2nπ答案:C7.右圖是手動(dòng)榨汁機(jī),榨汁時(shí)手柄繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn),手柄上B、C兩點(diǎn)的周期、角速度及線速度等物理量的關(guān)系是()A.TB=TC,vB>vCB.TB=TC,vB<vCC.ωB>ωC,vB=vCD.ωB<ωC,vB<vC解析:手柄上B、C兩點(diǎn)屬于共軸轉(zhuǎn)動(dòng),具有相同的角速度ωB=ωC,由T=2πω知周期也相等TB=TC,由勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度與角速度關(guān)系v=ωr結(jié)合rB<rC可得vB答案:B8.如圖所示,質(zhì)點(diǎn)以肯定速度從左邊界上的A點(diǎn)射入邊長(zhǎng)為l=0.3m的虛線所圍成的正方形區(qū)域,質(zhì)點(diǎn)在區(qū)域中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間t=10-3s,質(zhì)點(diǎn)從區(qū)域右邊界的B點(diǎn)射出,射出時(shí)速度方向轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ=π(1)圓周的半徑r;(2)質(zhì)點(diǎn)的入射速率v。解析:畫出區(qū)域內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的草圖如圖所示(1)從圖中幾何關(guān)系可得圓周半徑r=l(2)有AB弧長(zhǎng)s=rθ故v=代入已知數(shù)據(jù)可得v=100πm/s=314m/s。答案:(1)0.6m(2)314m/s9.★如圖所示,小球A在光滑的半徑為R的圓形槽內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到圖中a點(diǎn)時(shí),在圓形槽中心O點(diǎn)正上方h處,有