6.1 圆周运动 测试卷（Word版含答案）

2021-2022学年度高中物理必修二第六章第1节圆周运动测试卷
一、单选题
1．如图所示，一个圆盘在水平面内匀速转动，盘面上有一个小物体随圆盘一起做匀速圆周运动。若圆盘转动的角速度为，小物体距圆盘中心距离为0.10m，则（　　）
A．小物体的运动周期为2s
B．小物体的运动周期为0.5s
C．小物体的线速度大小为
D．小物体的线速度大小为
2．如图所示，纸风车上有A、B两点，A点离轴心较远，当风车被风吹着绕中心转动时，A、B两点的角速度分别为和，线速度大小分别为和，则（　　）
A．， B．，
C．， D．，
3．A、B分别是地球上的两个物体，A在北纬某城市，B在赤道上某地，如图所示。当它们随地球自转时，它们的角速度分别是A、B，它们的线速度大小分别是vA和vB，下列说法正确的是（　　）
A．A=B，vAvB
C．AB，vA=vB
4．如图所示，纸风车上有A、B两点，A点离轴心较远，当风车被风吹着绕中心转动时，A、B两点的角速度分别为ωA和ωB，线速度大小分别为vA和vB，则（　　）
A．ωA=ωB，vA>vB B．ωA=ωB，vAC．ωA<ωB，vA=vB D．ωA>ωB，vA=vB
5．下列曲线运动的说法中正确的是：（　　）
A．速率不变的曲线运动是没有加速度的
B．曲线运动一定是变速运动
C．变速运动一定是曲线运动
D．曲线运动一定有加速度，且一定是匀加速曲线运动
6．2021年4月16日，义乌市第十二届羽毛球锦标赛在市文化广场举行，比赛共吸引了来自街道及机关单位的22支代表队近240名选手参赛。一位摄影爱好者在比赛现场拍到一张球拍击球的照片，由于选用的曝光时间（十五分之一秒）太长，照片非常模糊，现把照片中球拍部位用黑线圈出来。请你估算并判断下列哪组数据能大致能反映运动员当时的挥拍速度大小（　　）
A．6km/h B．60km/h C．200km/h D．360km/h
7．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．
8．物体做匀速圆周运动，速度的大小为2m/s，1s内速度变化的大小为2m/s，则匀速圆周运动的半径和角速度分别可以为（　　）
A．3m和1rad/s B．1m和3rad/s C．和 D．和
9．某科技小组研究钟表的运动，已知钟表的秒针、分针、时针的长度之比是4：3：2，秒针转一圈是60s，分针转一圈是60min，时针转一圈是12h，则关于该时钟下列说法正确的是（　　）
A．秒针、分针、时针的角速度之比为1440：60：1
B．秒针、分针、时针的周期之比为1：60：720
C．秒针、分针、时针的针尖的线速度之比为1440：90：1
D．秒针、分针、时针的针尖的向心加速度之比为
二、实验题
10．实验小组通过圆周运动来测量圆盘的半径，装置如图甲所示。一水平放置的圆盘绕竖直固定轴匀速转动，在圆盘上沿半径方向开有三条相同的均匀狭缝，狭缝间夹角相等。将激光器与传感器上下对准，尽量靠近圆盘的边缘处，使二者的连线与转轴平行，分别置于圆盘的，上下两侧，激光器连续向下发射激光束。在圆盘的转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应的图线，如图乙所示，横坐标表示时间，纵坐标表示传感器电压。
（1）使用游标卡尺测量狭缝宽度，如图丙所示，读数为______。
（2）根据图乙的参数，取，得到圆盘边缘的线速度为_____，圆盘的半径为______m。
11．某同学在实验室里熟悉各种仪器的使用。他将一条形磁铁放在转盘上，如图甲所示，磁铁可随转盘转动，另将一磁感应强度传感器固定在转盘旁边，当转盘（及磁铁）转动时，引起磁感应强度测量值周期性地变化，该变化与转盘转动的周期一致。经过操作，该同学在计算机上得到了如图乙所示的图像。
（1）在图像记录的这段时间内，圆盘转动的快慢情况是_______。
（2）圆盘匀速转动时的周期是_______s。
三、解答题
12．如图所示，M是水平放置的圆盘，绕过其圆心的竖直轴匀速转动，以经过O水平向右的方向作为x轴的正方向。在圆心O正上方距盘面高为h处有一个正在间断滴水的容器，在t＝0时刻开始随长传送带沿与x轴平行的方向做匀速直线运动，速度大小为v。已知容器在t＝0时滴下第一滴水，以后每当前一滴水刚好落到盘面上时再滴下一滴水。问：
(1)每一滴水经多长时间滴落到盘面上？
(2)要使盘面上只留下3个水滴，圆盘半径R应满足什么条件？
(3)若圆盘半径R足够大，第二滴水和第三滴水在圆盘上可能相距的最远距离为多少？此时圆盘转动的角速度至少为多少？
13．下图是一种高速喷射流测速器，金属环的半径为R，以角速度ω旋转，当狭缝P经过喷射口时，粒子就进入圆环，如果环不转动，粒子应沿直径打在A点，由于环高速转动，因此粒子将落到点。与OA间夹角为，则喷射流的速度为多少？（重力和空气阻力不计）
14．如图所示的皮带传动装置中，右边两轮连在一起同轴转动，图中三轮半径的关系为：，A、B、C三点为三个轮边缘上的点，皮带不打滑。求：
(1)A、B、C三点的线速度之比；
(2)角速度之比；
(3)周期之比。
四、填空题
15．如图所示，A．B为咬合转动的两个齿轮，它们的半径分别为和，且,则A．B两轮边缘上两点的角速度之比为= _____；线速度之比=___．
小明同学在学习了圆周运动的知识后，设计了一个课题，名称为：快速测量自行车的骑行速度．他的设想是：通过计算脚踏板转动的角速度，推算自行车的骑行速度．经过骑行，他得到如下的数据：在时间t内脚踏板转动的圈数为N
（1）那么脚踏板转动的角速度ω＝________；
（2）要推算自行车的骑行速度，从以下选项中选出还需要测量的物理量是（填写前面的序号）___；
①链条长度L1 ②曲柄长度L2 ③大齿轮的半径r1
④小齿轮的半径r2 ⑤自行车后轮的半径R
（3）自行车骑行速度的计算公式v＝________．
17．如图所示地球绕地轴匀速转动，在地面上有两个点P、Q，P在赤道上，Q 的纬度是 ，则它们的线速度之比为____________，加速度之比为__________．
18．现在很多人都喜欢骑变速自行车健身，为了测量某种变速自行车的速度．物理兴趣小组采用了如图所示的装置，把A，B两个传感器固定在自行车上，C为自行车的后车轮．齿轮转动时带动车轮转动，A发出的信号通过旋转齿轮的间隙后被B接收，由记录仪记录和显示．若实验时单位时间内记录的信号个数为n，累计记录的总个数为N，则：
(1)自行车运动时间为_____________________;
(2)如果要测出自行车行驶的路程和速度除了以上数据外还必须知道车子齿轮的齿数m和__________（用文字和字母表示）
(3)自行车行驶速度的表达式为V=____________（用以上的数据符号表示）
19．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
20．如图在皮带轮传动装置中，已知大轮的半径是小轮半径的2倍，A和B两点分别在两轮的边缘上，C点离大轮轴距离等于小轮半径，若皮带不打滑，则它们的线速度之比vA：vB：vC=_________，角速度之比ωA：ωB：ωC= ________．
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
AB．小物体的运动周期
AB错误；
CD．小物体的线速度大小
C正确，D错误。
故选C。
2．B
【详解】
由图纸风车上的A、B两点属于同轴转动，角速度相等，故
由于
根据
所以
故选B。
3．A
【详解】
A与B均绕地轴做匀速圆周运动，在相同的时间转过的角度相等， A、B角速度相等，即
由角速度与线速度关系公式
B的转动半径较大，故B的线速度较大，即
故选A。
4．A
【详解】
风车被风吹着绕中心转动时，A、B两点属于同轴转动，角速度相等，则，由
可得
故A正确，BCD错误。
故选A。
5．B
【详解】
A．速率不变的曲线运动，由于速度方向改变，是变速运动，所以也具有加速度，A错误；
B．曲线运动的速度方向时刻发生改变，所以曲线运动一定是变速运动，B正确；
C．变速运动不一定是曲线运动，如自由落体运动是匀变速直线运动，C错误；
D．由于曲线运动速度一定发生改变，所以一定具有加速度，但是加速度可以是变化的，如匀速圆周运动，就是加速度变化的曲线运动，D错误。
故选B。
6．B
【详解】
从图中可以看出，球拍迷糊的距离约等于身高的一半0.85m，球拍的速度约为
故选B。
7．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。
8．D
【详解】
由题意可知，1s内速度的矢量三角形为正三角形，即1s内物体转过的角度为，则可知
由
可知，物体做匀速圆周运动的半径为
故选D。
9．BD
【详解】
AB．钟表的原理为：秒针转一圈为60秒，分针转一圈为60分，时针转一圈为12小时。根据周期的定义，秒针转一圈为，分针转一圈为，时针转一圈为，所以秒针、分针与时针的周期之比为，根据可得秒针、分针与时针的角速度之比为，故A错误，B正确；
C．根据可知秒针、分针与时针的线速度之比为，故C错误；
D．根据可知，秒针、分针、时针的针尖的向心加速度之比为，故D正确。
故选BD。
10．2.00 0.4 0.3
【详解】
（1）[1]游标卡尺读数为
（2）[2][3]线速度为
角速度为
半径为
11．先快慢不变，后越来越慢 0.2
【详解】
（1）[1]周期反映圆盘转动的快慢程度，周期越大，转动越慢，由图看出，圆盘转动的周期先保持不变，后越来越大，则圆盘转动先快慢不变，后越来越慢；
（2）[2]由相邻两个正向最大值之间的时间间隔读出圆盘匀速转动时的周期是
12．(1)；(2) ；(3) 5v， π
【详解】
(1)根据
则
(2)第3滴水离开圆心
第4滴水离开圆心
所以半径R满足
(3)当第2滴与第3滴落在同一直线上，且在圆心两侧时，相距最远
两滴水落在盘面上的时间差t与圆盘周期T满足
则
（其中n = 0、1、2、3、……）
当n =0时
13．（n=0、1、2…）
【详解】
设喷射流的速度为v。据题知：粒子落到A′点时金属环转过的角度
=θ+2πn，n=0，1，2…
根据
=
解得
v=，n=0，1，2…
14．（1）（2） （3）
【详解】
（1、2）A、B两点皮带传动，线速度相等，故：
vA=vB
根据公式v=ωr，A、B两点的角速度之比为：
ωA：ωB=r2：r1=1：2
B、C两点同轴转动，角速度相等，故：
ωB=ωC
根据公式v=ωr，B、C两点的线速度之比为：
vB：vC=r2：r3=1：3
故：
vA：vB：vC=1：1：3；
ωA：ωB：ωC= 1：2：2
（3）根据可知，周期之比
TA：TB：TC=2：1：1
15．1:2 1:1
【详解】
试题分析：因A.B为咬合转动的两个齿轮，单位时间内两轮边缘上各点发生的弧长相等，所以线速度大小相等，即有；根据角速度ω和线速度v的关系得：角速度与半径成反比，即．
考点：本题考查常见的传动装置及线速度、角速度和周期，意在考查考生运用所学的物理知识解决实际问题的能力．
16． ③④⑤
【详解】
试题分析：（1）周期，角速度为
（2）有了脚踏板的角速度，再测量出大齿轮的半径，就可以根据求出大齿轮边缘处的线速度，也等于小齿轮边缘处的线速度，再测量小齿轮的半径就可以知道小齿轮的角速度，也等于后轮的角速度，再测出后轮半径，就可以知道后轮边缘处的线速度，即自行车的运动速度，所以还要测量的物理量是“③.大齿轮的半径r1；④.小齿轮的半径r2；⑤.自行车后轮的半径R”．
考点：本题考查的是圆周运动的知识．
17．1：2 1：2
【解析】
点P和点Q绕地球中心地轴匀速转动，角速度相等， P点的转动半径为R， Q两点的转动半径，根据 ，它们的线速度之比为，根据，加速度之比为
18．（1）；
（2）车轮的直径；
（3）
【详解】
试题分析：（1）记录每个信号的时间为s，自行车的运动时间为s．
（2）后车轮半径或后轮直径
（3）齿轮的周期s，齿轮和后轮的角速度相同，则，再由或
考点： 应用圆周运动处理实际问题的能力
19．4 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
20．2：2：1； 1：2：1.
【详解】
对于A、B两点，皮带不打滑，A和B两点线速度大小相等，故：vA：vB=1：1；由公式v=ωr，得到：ωA：ωB=rB：rA=1：2；对于A、C两点，A、C在同一轮上，角速度ω相同，即：ωA：ωC=1：1；由公式v=ωr得到线速度之比：vA：vC=rA：rC=2：1；则vA：vB：vC =2：2：1；ωA：ωB：ωC =1：2：1.
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