6.1圆周运动课时练习—湖南省邵阳武冈市展辉学校2020-2021学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册(word含答案)

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名称 6.1圆周运动课时练习—湖南省邵阳武冈市展辉学校2020-2021学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册(word含答案)
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-11-02 00:03:13

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湖南武冈市展辉学校2020-2021学年高一物理必修(2019)第二册第六章圆周运动第1节圆周运动课时练习(人教版Word版,含答案)
一、单选题
1.如图甲所示,修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的,其原理可简化为图乙,C为大盘上的一点,A、B为大小两盘边缘上的两点,已知2rC=rA,rC=rB.以下关于A、B、C三点的线速度v、角速度ω、向心加速度a之间的大小关系说法正确的是(  )
A.2ωA=ωB,2aA =aB B.aA = aC,ωA=ωC
C.ωA=2ωB,vB=2vC D.vA=2vB,ωA=ωB
2.地球可以看作一个球体,位于北京的物体和位于赤道的物体都随地球自转而做匀速圆周运动,关于它们的角速度、线速度大小关系说法正确的是(  )
A.线速度不相等,角速度不相等
B.线速度不相等,角速度相等
C.线速度相等,角速度不相等
D.线速度相等,角速度相等
3.如图所示,右边两轮固定在一起,转轴为。左边轮子(转轴为)和右边小轮用皮带传动,皮带不打滑,图中、、三点分别为三个轮子边缘的点。当轮子匀速转动时,以下有关A、、三点的线速度大小,正确的是(  )
A. B.
C. D.
4.如图所示是某自行车的传动装置,其大齿轮、小齿轮、后轮的半径之比为4:1:10,A、B、C是三个轮边缘上的点。设三点的线速度大小分别为、、,角速度分别为、、,加速度大小分别为、、。当支起后轮,三个轮在踏板的带动下一起转动时,下列判断不正确的是(  )
A. B.
C. D.
5.下列说法正确的是(  )
A.做曲线运动的物体,其加速度可能为零
B.平抛运动是匀变速运动,任意相等时间内速度的变化都相同
C.匀速圆周运动虽然不是匀变速运动,但任意相等时间内速度的变化仍相同
D.当物体受到的合外力为零时,物体仍可以做曲线运动
6.如图所示的皮带传动装置,主动轮1的半径与从动轮2的半径之比R1:R2=2:1,A、B分别是两轮边缘上的点,假定皮带不打滑,则下列说法正确的是(  )
A.A、B两点的线速度之比为vA:vB=2:1
B.A、B两点的线速度之比为vA:vB=1:1
C.A、B两点的角速度之比为
D.A、B两点的角速度之比为
7.80年代的中国,是个自行车王国,拥有一辆自行车是当时每个中国人的梦想。自行车工作时,人通过脚踏板带动链轮转动,再通过链条将动力链轮传到飞轮,从而带动后轮转动,如图所示。变速自行车是当今流行的自行车。自行车变速系统是通过改变链条与不同链轮和飞轮的配合来改变车速的。如图所示,将自行车变速系统分别调至甲和乙两种情况,若人骑车使脚踏板以恒定的角速度转动,下列说法正确的是(  )
A.甲情况下骑车人更费力
B.甲、乙情况下骑车人一样费力
C.甲情况下车的速度更快
D.乙情况下车的速度更快
8.“打陀螺”是一种传统的体育项目。河南66岁的朗大爷在公园里用电钻启动100斤大陀螺后,用鞭子抽打陀螺,引起很多网友围观、点赞,如图,多次抽打陀螺后,陀螺边缘上距离中心处的点线速度大小可以达到,此时陀螺绕其中心的转速约为(  )
A. B. C. D.
9.在合肥,穿梭于大街小巷的共享单车已成为城市一道亮丽的风景线,它大大缓解了市民出行的“最后一公里”难题。某单车的传动装置如图所示,链轮的齿数为40,飞轮的齿数为18,后轮直径为,若小明以匀速骑行,则脚踩踏板的角速度为(  )
A. B. C. D.
10.质量的钢件,架在两根完全相同的、平行的长直圆柱上,如图所示。钢件的重心与两柱等距,两柱的轴线在同一水平面内,圆柱的半径,钢件与圆柱间的动摩擦因数,两圆柱各绕自己的轴线以角速度绕轴线作相反方向的转动。现施加一过钢件重心且平行圆柱轴线的拉力于钢件上,使其以的速度匀速运动,下列说法正确的是(  )
A.不论多大,所需水平拉力恒为
B.越大,所需水平拉力也越大
C.若,则水平拉力
D.若,且水平拉力恒为,则钢件做匀加速运动
11.如图所示,自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样,小齿轮和后轮同轴转动,小齿轮与大齿轮通过链条传动。架起后轮,使大齿轮匀速转动时,关于图中A、B、C三点的运动情况,下列说法中正确的是(  )
A.A、B. C三点的线速度
B.A、B、C三点的线速度
C.A、B、C三点的角速度
D.A、B、C三点的角速度
12.如图所示,A、B是两个摩擦传动的靠背轮,A是主动轮,B是从动轮,它们的半径关系,和是轮边缘上的两个点,点是A轮半径的中点,下列判断正确的是(  )
A. B. C. D.
二、多选题
13.下列关于匀速圆周运动的说法中,正确的是(  )
A.线速度不变的运动 B.角速度不变的运动
C.周期不变的运动 D.转速不变的运动
14.如图所示,直径为d的纸筒以角速度绕中心轴匀速转动,将枪口垂直指向圆筒轴线,使子弹穿过圆筒,结果发现圆筒上只有一个弹孔,若忽略空气阻力及子弹自身重力的影响,则子弹的速度可能是(  )
A. B. C. D.
15.如图所示,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO′的距离为L,b与转轴的距离为2L,木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是(  )
A.b一定比a先开始滑动 B.a、b所受的摩擦力始终相等
C.ω= 是b开始滑动的临界角速度 D.当ω=时,a所受摩擦力的大小为kmg
三、填空题
16.如图所示的皮带传动装置,点A、B和C是皮带轮上的三点,,。则皮带轮转动时,A、B、C三点的线速度、角速度之比分别为:________,________。
17.如图所示,某种变速自行车,有六个飞轮和三个链轮,链轮和飞轮的齿数如下表所示,后轮的直径为d=666mm。当人骑该车,使脚踏板以恒定的角速度转动时,自行车行进的最大速度和最小速度之比为______;当人骑该车行进的速度为v=4m/s时,脚踩踏板作匀速圆周运动的最小角速度是______rad/s。
名 称 链 轮 飞 轮
齿数N/个 48 38 28 12 15 18 21 24 28
四、解答题
18.地球可以看作一个半径为的球体,北京的纬度约为北纬。位于赤道和位于北京的物体,随地球自转做匀速圆周运动的角速度各是多大?线速度各是多大?
19.如图所示,小球P用长L =1m的细绳系着,在水平面内绕O点做匀速圆周运动,其角速度ω= 2π(rad/s)。另一质量m = 1kg的小球Q放在高出水平面h = 0.8m的光滑水平槽上,槽与绳平行,槽口A点在O点正上方当小球Q受到水平恒力F作用开始运动时,小球P恰好运动到如图所示位置,Q运动到A时,力F自然取消。(g取10 m/s2),不计空气阻力。求∶
(1)若两小球相碰,恒力F的表达式∶ (用m、L、ω、h、g表示)
(2)在满足(1)条件的前提下,求Q运动到槽口的最短时间和相应的Q在槽上滑行的距离。
参考答案
1.A
【详解】
A、C为同轴转动,有
根据角速度与线速度关系式,有
根据向心加速度表达式,有
依题意有
2rC=rA
所以

A、B是同缘转动,有
联立,可得
根据角速度与线速度关系式,有
依题意有
2rC=rA,rC=rB

2rB=rA
联立,可得
根据向心加速度表达式,有
所以
2aA =aB
故A正确;BCD错误。
故选A。
2.B
【详解】
位于北京的物体和位于赤道的物体都随地球自转而做匀速圆周运动,这两物体是同轴转动,因此角速度相等,据v=ωr,由于转动半径不相等,所以线速度不相等,ACD错误,B正确。
故选B。
3.B
【详解】
A、B点属于共速转动,速度大小相等。B、C点属于同轴转动,角速度相同,根据
可知,B点的速度小于C点的速度。则
故ACD错误,B正确。
故选B。
4.C
【详解】
A.A、B两点靠链条传动,线速度相等,根据
v=rω
由题意可知
rA:rB=4:1
则角速度之比为
故A不符合题意。
B.小齿轮和后轮共轴角速度相等,根据
v=ωr
可知,小齿轮边缘和后轮边缘的线速度之比为1:10,则大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为
故B不符合题意;
C.大齿轮和后轮靠链条传动,线速度相等,根据
由题意可知
rA:rB=4:1
则加速度之比为
故C符合题意;
D.由上分析可知
根据
可得
故D不符合题意。
故选C。
5.B
【详解】
A.既然是曲线运动,它的速度的方向必定是改变的,所以曲线运动一定是变速运动,加速度不可能为零,故A错误;
B.平抛运动是匀变速运动,加速度的大小为g,所以任意相等时间内速度的变化为
所以任意相等时间内速度的变化都相同,故B正确;
C.速度的变化量
匀速圆周运动加速度是个变量,所以任意相等时间内速度的变化不相同,故C错误;
D.物体不受力或受到的合外力为零时,物体将保持静止或匀速直线运动,故D错误。
故选B。
6.B
【详解】
AB.A、B为同线传动,故A、B线速度大小相等,故A错误,B正确;
CD.由可得:A、B两点的角速度之比为
ωA:ωB=1:2
故CD错误。
故选B。
7.D
【详解】
甲情况中小轮带动大轮,而乙图中大轮带动小轮,则甲情况下骑车人更省力;因两轮边缘线速度相同,则当链轮的角速度相同时,根据
乙图中链轮半径大于飞轮半径,可知飞轮角速度较大,则后轮边缘线速度越大,车的速度更快。
故选D。
8.B
【详解】
根据匀速圆周运动的运动学规律有
代入数据解得
故选B。
9.B
【详解】
后轮的角速度
由于后轮和飞轮一起绕轴转动,因此飞轮的角速度也为,而飞轮和链轮靠链条传动,边缘的线速度相同,即相同时间内转过的齿数相同,因此
可得链轮的角速度
而脚踩踏板和链轮联动的,角速度相同,也为
故选B。
10.C
【详解】
AC.木板与两个圆柱表面的摩擦力相等,大小为
f=μmg=×0.2×5×10N=5N
当ω=20rad/s,圆柱表面的点转动的线速度大小为
v′=ωr=0.8m/s
木板的速度v=0.6m/s,则木板相对于圆柱表面的点运动的合速度大小为
由几何关系可知木板所受的滑动摩擦力与拉力F的夹角为(90°+37°);木板在垂直于轴线方向受到两轴的滑动摩擦力的分力大小相等方向相反,所以在垂直于轴线方向上受到的滑动摩擦力为零;在平行于轴线方向上,木板受到的滑动摩擦力
f′=2f sin37°=2×5×0.6N=6N
木板做匀速直线运动,由平衡条件得
F=f′=6N
故A错误,C正确;
B.圆柱转动的角速度越大,则圆柱表面上的点的线速度越大,木板与圆柱表面的摩擦力沿垂直于轴线方向的分力越大,沿圆柱轴线方向的分力越小,所以匀速拉动木板的拉力越小,故B错误;
D.若ω=20rad/s时,拉力为6N,木板开始做加速运动,随木板速度的增大,则木板与圆柱表面的摩擦力沿圆柱轴线方向的分力增大,所以木板受到的合力将减小,木板不可能做匀加速直线运动,故D错误。
故选C。
11.C
【详解】
AB.由图可知A、B两点为通过链条传动,线速度相等,即
B、C两点为同轴转动,角速度相等,即

根据可知
所以有
选项AB错误;
CD.由于,根据可知
选项C正确,D错误。
故选C。
12.D
【详解】
由于A、B两轮之间通过摩擦传动,故A、B两轮的边缘的线速度大小相同,故
根据公式
可得
由于a与c在同一个圆上,故
所以
又因为bc点半径相同,所以
又因为周期
所以
故ABC错误,D正确。
故选D。
13.BCD
【详解】
A.匀速圆周运动中线速度方向变化,A错误;
BCD.匀速圆周运动的角速度、周期、转速都不变,BCD正确。
故选BCD。
14.AC
【详解】
在子弹飞行的时间内,圆筒转动的角度为(2n-1)π,n=1、2、3……,则时间为
所以子弹的速度为
n=1、2、3……
当n=1时,
当n=2时,
当n=3时,
故选AC。
15.AC
【详解】
AC.a、b做圆周运动时,静摩擦力提供向心力,当角速度增加时,静摩擦力增大,当增大到最大静摩擦力时,发生相对滑动,对a有
解得
对b有
解得
b先达到最大静摩擦力,先开始滑动,故AC正确;
B.两木块滑动前转动的角速度相同,但半径不同,a的半径小,所以a向心力小,则a受到的静摩擦力小,故B错误;
D.当时,a没有滑动,则a受到摩擦力小于kmg,故D错误。
故选AC。
16.2∶2∶1 2∶1∶1
【详解】
[1] A、B两点的线速度相等,即
B、C两点的角速度相等,即
所以线速度
所以A、B、C三点的线速度之比为
[2] A、B两点的角速度之比为
所以A、B、C三点的角速度之比为
17.4 3.0
【详解】
[1]链轮和飞轮的轮半径与齿数成正比,因为是依靠同一个链条传动,所以链轮与飞轮的轮缘线速度是一样的,所以
亦即
当N链=48,N飞=12时自行车速度最大,此时
ω飞=4ω链
当N链=28,N飞=28时,自行车速度最小,此时
ω飞=ω链
而自行车的速度
所以自行车的最大速度和最小速度之比为4。
[2]当自行车行驶速度一定时,即后轮的角速度一定,飞轮的角速度一定,根据
由于脚踏板和链轮有相同的角速度,使脚踩踏板作匀速圆周运动的角速度最小,则最多,最少,即N链=48,N飞=12,再由
可得
18.角速度均为,467.2m/s,357.9m/s
【详解】
地面上的物体随地球自转,做匀速圆周运动,其周期等于地球的自转周期,为
赤道上物体和北京物体角速度相等,均为
赤道上物体线速度
北京的物体线速度
19.(1) ;(2),
【详解】
(1)为了保证两球相碰,球Q从A点飞出水平射程为L,设飞出时的速度为v,则有

A在水平面上有

要使两球相碰应有
联立解得
(2)由(1)可知,k=0,Q运动到槽口的时间最短,则有
最小拉力为
Q在槽上滑行的距离为x,则有
代入数据解得