2.1圆周运动 达标练习（Word解析版）

2021-2022学年教科版（2019）必修第二册
2.1圆周运动 达标练习（解析版）
1．物体做匀速圆周运动时，保持不变的量是（　　）
A．向心力 B．角速度 C．线速度 D．加速度
2．某品牌电动自行车的铭牌如下∶
车型：20英寸（车轮直径：） 电池规格：（蓄电池）
整车质量： 额定转速：（转/分）
外形尺寸：L 充电时间：
电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：
根据铭牌中的有关数据，可知该车的额定时速约为（　　）
A． B． C． D．
3．物体做曲线运动时，一定变化的物理量是（　　）
A．速率 B．速度 C．加速度 D．合外力
4．如图所示，在圆规匀速转动画圆的过程中（　　）
A．笔尖的速率不变
B．笔尖做的是匀速运动
C．任意相等时间内通过的位移相等
D．两相同时间内转过的角度不同
5．物体做匀速圆周运动，下列说法中不正确的是（　　）
A．物体的线速度不变 B．物体的角速度不变
C．物体的周期不变 D．物体的转速不变
6．一质点做匀速圆周运动，其线速度大小为 4 m/s，转动周期为 2 s，下列说法中正确的是( )
A．角速度为 0.5 rad/s B．.运动轨迹的半径约为 2 m
C．转速为 0.5 r/s D．频率为 2 Hz
7．某只走时准确的时钟，秒针与分针由转动轴到针尖的长度之比为3：2，则（　　）
A．秒针与分针的周期之比是60：1
B．秒针与分针的角速度之比是1：60
C．秒针与分针的转速之比是12：1
D．秒针针尖与分针针尖的线速度之比是90：1
8．在自行车传动系统中，已知大齿轮、小齿轮和后轮的半径分别是r1，r2，r3，当大齿轮以角速度ω匀速转动时，后轮边缘的线速度大小为（　　）
A． B． C． D．
9．如图所示，带有一白点的黑色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿顺时针方向匀速转动，转速n=20r/s，在暗室中用每秒闪光21次的频闪光源照射圆盘，下列说法正确的是（　　）
A．圆盘上各点转动的角速度不同
B．圆盘上各点转动的线速度相同
C．观察者观察到白点转动的方向为顺时针
D．观察者观察到白点转动的周期T=1s
10．下列关于运动和力的叙述中，不正确的是（　　）
A．物体做圆周运动时，所受的合力不一定指向圆心
B．匀速圆周运动在相等的时间内通过的圆弧长度相等，所以线速度恒定
C．匀速圆周运动是周期、转速、频率、角速度都不变的运动
D．圆周运动的向心加速度方向总与速度方向垂直
11．如图所示，一圆盘绕过O点的竖直轴在水平面内旋转，角速度为，半径R，有人站在盘边缘P点处面对O随圆盘转动，他想用枪击中盘中心的目标O，子弹发射速度为v，则（　　）
A．枪应瞄准O点射击
B．枪应向PO左方偏过角射击，
C．枪应向PO左方偏过角射击，
D．枪应向PO左方偏过角射击，
12．图为一个匀速旋转的砂轮，O为转动轴，H、I、J为砂轮上的三个质点，下面的几种说法中正确的是（　　）
A．砂轮在做匀变速运动
B．砂轮上各点（除O点外）都在绕O轴匀速转动
C．H、I、J三质点都在绕O轴做匀速圆周运动
D．H、I、J三质点周期不同
13．如图甲所示是中学物理实验室常用的感应起电机，它是由两个大小相等直径约30cm的感应玻璃盘起电的。其中一个玻璃盘通过从动轮与手摇主动轮链接如图乙所示，现玻璃盘以100r/min的转速旋转，已知主动轮的半径约为8cm，从动轮的半径约为2cm，P和Q是玻璃盘边缘上的两点，若转动时皮带不打滑。下列说法正确的是
A．P、Q的线速度相同
B．玻璃盘的转动方向与摇把转动方向相反
C．P点的线速度大小约为1．6m/s
D．摇把的转速约为400 r/min
14．电动平衡车，又叫体感车、思维车、摄位车等，是现代人用来作为代步工具、休闲娱乐的一种新型的绿色环保的产物，两轮电动平衡车采用两个轮子支撑，蓄电池供电，无刷电机驱动，加上单片机控制，姿态传感器采集角速度和角度信号，共同协调控制车体的平衡，仅仅依靠人体重心的改变便可以实现车辆的启动、加速、减速、停止等动作。某学校物理兴趣小组的同学学习了圆周运动知识后，想到可以使用学到的知识测量平衡车的速度并进行相关实验，他们带着一辆车轮半径为的平衡车和一辆车轮半径为的自行车到了学校操场上，在平衡车车轮和自行车车轮上固定可测量圈数的传感器。则下列说法正确的是（　　）
A．第一次实验，甲同学驾驶平衡车在操场跑道上做匀速直线运动，其他同学测出了在t的时间内平衡车车轮转过的圈数为N，则平衡车车轮的角速度为
B．第一次实验，甲同学驾驶平衡车在操场跑道上做匀速直线运动，其他同学测出了在t的时间内平衡车车轮转过的圈数为N，则平衡车车轮的角速度为
C．第二次实验，甲同学驾驶平衡车，乙同学骑自行车，都匀速骑行，在相同时间内平衡车转过的圈数是自行车转过的圈数的三倍，则平衡车与自行车前进速度大小之比为
D．第二次实验，甲同学驾驶平衡车，乙同学骑自行车，都匀速骑行，在相同时间内平衡车转过的圈数是自行车转过的圈数的三倍，则平衡车与自行车前进速度大小之比为
15．如图所示，一位同学玩飞镖游戏．圆盘最上端有一P点，飞镖抛出时与P等高，且距离P点为L．当飞镖以初速度v0垂直盘面瞄准P点抛出的同时，圆盘以经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动．忽略空气阻力，若飞镖恰好击中P点，求
（1）飞镖击中P点所需的时间t
（2）圆盘转动角速度
16．如图所示，一端固定的轻绳拉着一个质量为0.2千克的小球，小球在光滑水平桌面上做半径为60cm的匀速圆周运动，每0.2秒转过30°，求：
（1）小球的周期．
（2）轻绳对小球的拉力大小．
（3）小球从任一位置开始，1.2s内的平均加速度大小．
参考答案
1．B
【详解】
A D. 物体做匀速圆周运动时，向心力和向心加速度大小不变，方向指向圆心不断变化，故AD错误；
B.做匀速圆周运动的物体，角速度不变，是恒量，故B正确；
C.做匀速圆周运动时，线速度大小不变，方向沿圆周的切线方向不断变化，故C错误。
故选B。
2．C
【详解】
由题目所给信息可知额定转速，则车轮转动的角速度
由于车轮直径，则车轮半径
则车轮转动的线速度
ABD错误，C正确。
故选C。
3．B
【详解】
A．物体做曲线运动时速率不一定变化，例如匀速圆周运动，选项A错误；
B．物体做曲线运动时速度的方向一定变化，则速度一定变化，选项B正确；
C．物体做曲线运动时加速度不一定变化，例如平抛运动，选项C错误；
D．物体做曲线运动时合外力不一定变化，例如平抛运动，选项D错误。
故选B。
4．A
【详解】
AB．由线速度定义知，匀速圆周运动的速度大小不变，也就是速率不变，但速度的方向时刻改变，故A正确，B错误；
C．做匀速圆周运动的物体在任意相等时间内通过的弧长相等，但位移还要考虑方向，C错误；
D．相同时间内转过角度相同，D错误。
故选A。
5．A
【详解】
匀速圆周运动的过程中，线速度的大小不变，但方向改变，所以线速度改变，角速度不变，周期不变，转速不变，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6．C
【详解】
A．角速度为
选项A错误；
B．根据
可得运动轨迹的半径约为
选项B错误；
C．转速为
选项C正确；
D．频率为
选项D错误。
故选C。
7．D
【详解】
秒针的周期为60s，分针的周期为60分钟=3600s，则秒针与分针的周期之比是1：60，根据
可知秒针与分针的角速度之比是60：1；根据
可知，秒针与分针的转速之比是60：1；根据
v=ωr
可知，秒针针尖与分针针尖的线速度之比是90：1。
故选D。
8．C
【详解】
大齿轮和小齿轮为链条传动，两齿轮边缘的线速度大小相等，大齿轮边缘的线速度为
v1=v2=ωr1=ω2r2
则小齿轮的角速度为
小齿轮与后轮同轴传动，其角速度大小相等，则后轮边缘的线速度大小为
故选C。
9．D
【详解】
AB．圆盘上各点转动的角速度相同，线速度不同，AB错误；
CD．因为沿顺时针方向旋转20圈，即
在暗室中用每秒闪光21次的频闪光源照射圆盘，即
可得
所以观察到白点逆时针旋转
所以，观察到白点每秒逆时针旋转1圈，即有周期
C错误，D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．当物体不做匀速圆周运动时，其所受的合力不一定指向圆心，A不符合题意；
B．匀速圆周运动在相等的时间内通过的圆弧长度相等，线速度大小相等，方向时刻在改变，故不能说线速度恒定，B符合题意；
C．根据匀速圆周运动的定义，可知匀速圆周运动是周期、转速、频率、角速度都不变的运动，C不符合题意；
D．根据圆周运动的向心力与速度方向的关系，可知圆周运动的向心加速度方向总与速度方向垂直，D不符合题意。
故选B。
11．D
【详解】
子弹沿圆盘切线方向上的速度为
子弹沿枪口方向上的速度为v，如图所示
根据平行四边形定则，有
所以v的方向应瞄准PO的左方偏过θ角射击。
故选D。
12．BC
【详解】
A．砂轮匀速旋转，加速度方向不断变化，不是在做匀变速运动，选项A错误；
B．砂轮上各点（除O点外）都在绕O轴匀速转动，选项B正确；
C．H、I、J三质点都在绕O轴做匀速圆周运动，选项C正确；
D．H、I、J三质点绕相同的轴转动，则周期相同，选项D错误。
故选BC。
13．BC
【详解】
A．P、Q属于同轴转动，角速度相同，线速度大小与半径成正比，但线速度也有一定的方向，由于线速度的方向沿曲线的切线方向，由图可知，P、Q两点的线速度的方向一定不同，故A错误；
B．若主动轮做顺时针转动，从动轮通过皮带的摩擦力带动转动，所以从动轮逆时针转动，所以玻璃盘的转动方向与摇把转动方向相反，故B正确；
C．玻璃盘的直径是30cm，转速是100r/min，所以线速度
故C正确；
D．从动轮边缘的线速度
由于主动轮的边缘各点的线速度与从动轮边缘各点的线速度的大小相等，即
所以主动轮的转速
故D错误。
故选BC。
14．AC
【详解】
AB．在t的时间内平衡车车轮转过的圈数为N，则周期为
根据可得平衡车车轮的角速度为
选项A正确，B错误；
CD．在相同时间内平衡车转过的圈数是自行车转过的圈数的三倍，则平衡车与自行车的周期之比
根据的平衡车与自行车前进速度大小之比为
选项C正确，D错误。
故选AC。
15．（1） （2）
【分析】
飞镖做平抛运动的同时，圆盘上P点做匀速圆周运动，恰好击中P点，说明A点正好在最低点被击中，则P点转动的时间，根据平抛运动水平位移可求得平抛的时间，两时间相等联立可求解．
【详解】
(1) 飞镖水平抛出做平抛运动，在水平方向做匀速直线运动，因此
解得：；
(2) 飞镖击中P点，则P点转过的角度满足
解得： (n=0，1，2……)．
【点睛】
本题关键知道恰好击中P点，说明P点正好在最低点，利用匀速圆周运动的周期性和平抛运动规律联立求解．
16．（1）2.4s；（2）0.82N；（3）2.6m/s2
【解析】
【详解】
（1）小球转动的角速度
==rad/s=rad/s
小球转动的周期
T==2.4s
（2）根据牛顿第二定律，轻绳对小球的拉力大小
FT=m2r=0.2（）20.60N=0.82N
（3）小球转动的速度
v=r=0.60m/s=1.57m/s
小球从任一位置开始，1.2s内转过半了圆周，速度变化的大小为
v=2v=3.14m/s
根据加速度的定义式，1.2s内的平均加速度大小
a==m/s2=2.6m/s2