-2021-2022学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册2.1匀速圆周运动 课时练习 (Word版含答案)

2021-2022学年粤教版（2019）必修第二册
2.1匀速圆周运动 课时练习（解析版）
一、选择题
1．一质点经历的时间沿圆形轨道从一点逆时针匀速率运动到另一点，该质点在圆上转过的角度为，则质点的角速度为（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，匀速转动的齿轮O1和O2，齿数比为m：n。下列说法正确的是（　　）
A．O1和O2转动周期之比为m：n
B．O1和O2转动周期之比为n：m
C．O1和O2转动角速度大小之比为n：
D．齿轮上A、B两点的线速度大小之比为n：m
3．如图所示为一位同学在玩飞镖游戏，已知圆盘的直径为d，飞镖距圆盘L，且对准圆盘上边缘的A点水平抛出（不计空气阻力，重力加速度为g），初速度为v0，飞镖抛出的同时，圆盘绕垂直圆盘过盘心O的水平轴匀速转动，角速度为ω，若飞镖恰好击中A点，则下列关系正确的是（　　）
A．d＝ B．ω＝（n=0,1,2,3）
C．v0＝ω D．ω2＝（n=0,1,2,3）
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．某摩托车（或电动车）在平直公路上行驶时，车前照明灯的光束跟平直的道路很吻合。当该车拐弯时，其前、后车轮在地面上留下了不同的曲线轨迹。试问：照明灯束的指向是跟以下哪条轨迹相切（　　）
A．前轮的轨迹 B．后轮的轨迹
C．该车前、后轮连线中点的运动轨迹 D．条件不够，无法确定
6．如图，某同学在圆形拱桥上骑自行车匀速爬升的过程中，自行车的速度方向 （　　）
A．垂直于自行车与圆形拱桥圆心的连线向上
B．垂直于自行车与圆形拱桥圆心的连线向下
C．沿自行车与圆形拱桥圆心的连线背离圆心
D．沿自行车与圆形拱桥圆心的连线指向圆心
7．如图甲所示，修正带是通过两个齿轮的相互啮合进行工作的，其原理可简化为如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．B点线速度比A点大，是因为B点所在齿轮的半径大
B．B点线速度比A点大，是因为在相同时间内B点通过的弧长更长
C．A、B两点线速度大小相等，是因为在相同的时间内A、B两点通过的弧长相等
D．A、B两点线速度大小相等，是因为两齿轮在相同的时间内转过的角度相等
8．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
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．如图所示的装置，M、N棒连接相同旋转速度的电机，在图中所示的时刻A点与B点位于同一竖直线上，对此下列说法正确的是（ ）
A．A点与B点的线速度相同
B．A点与B点的周期相同
C．经过t = 2s，A点与B点的线速度相同
D．A点的向心加速度大于B点的向心加速度
11．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
12．如图所示，O1、O2是皮带传动的两轮，O1半径是O2的2倍，O1上的C点到轴心的距离等于半径的一半，则（　　）
A． B．
C． D．
13．关于匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　）
A．匀速圆周运动是线速度不变的运动 B．匀速圆周运动的速率不变
C．任意相等时间内通过的位移相等 D．任意相等时间内通过的路程相等
14．如图所示为一种齿轮传动装置，忽略齿轮啮合部分的厚度，甲、乙两个轮子的半径之比为1∶3，则在传动的过程中（　　）
A．甲、乙两轮的角速度之比为3∶1
B．甲、乙两轮的周期之比为3∶1
C．甲、乙两轮边缘处的线速度之比为3∶1
D．甲、乙两轮边缘上的点相等时间内转过的弧长之比为1∶1
二、解答题
15．观察钟表指针转动情况，回答下列问题
（1）某教室用钟秒针针尖到转轴距离20cm，求秒针针尖转动的角速度和线速度；
（2）若分针与时针由转轴到针尖的长度之比为2:1，求分针与时针的角速度之比；
（3）求分针针尖与时针针尖线速度之比。
16．某美丽乡村建设中制作了一个简易水轮机，如图所示，让水从水平放置的水管流出，水流轨迹与下边放置的轮子边缘相切，水冲击轮子边缘上安装的挡水板，可使轮子连续转动。当该装置工作稳定时，可近似认为水到达轮子边缘时的速度与轮子边缘的线速度相同。调整轮轴O的位置，使水流与轮边缘切点对应的半径与水平方向成θ=37°角。测得水从管口流出速度v0=3m/s，轮子半径R=0.1m。（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，g=10m/s2）求：
（1）若不计挡水板的大小，则轮子转动角速度为多少？
（2）水管出水口距轮轴O水平距离l。
参考答案
1．A
【详解】
质点的角速度为
故选A。
2．A
【详解】
ABC．两轮在齿轮处的线速度的大小相同，齿轮的转速与齿数成反比，所以转速之比为
又
T=
所以O1和O2转动周期之比为
故A正确；BC错误；
D．齿轮传动边缘点线速度相等，故D错误。
故选A。
3．B
【详解】
A．由题意可知飞镖做平抛运动，据位移公式可得
联立解得
A正确；
BD．圆盘上A点做匀速圆周运动，恰好击中A点，说明A正好在最低点被击中，所以飞镖击中A点时转过的角度
θ＝(2n+1)π(n=0,1,2,3)
代入平抛运动时间
可得圆盘的角速度为
ω＝＝＝(n=0,1,2,3)
代入平抛运动时间
可得
(n=0,1,2,3)
B正确，D错误；
C．由BD的解析可得
(n=0,1,2,3)
C错误。
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．D
【详解】
此题非常灵活，日常生活中摩托车（或电动车）的前车灯有的是连接在龙头上的，这类情况车灯光束应与前轮留下轨迹相切；有的是连接在车身上的（即龙头转动车头车灯并不转动），这类情况车灯光束应与后轮形成轨迹相切。若换为汽车，则无法确定。
故选D。
6．A
【详解】
在圆周上运动，其某一点速度应该沿圆周的切线方向，向上爬升，则自行车速度方向为垂直于自行车与圆形拱桥圆心的连线向上，BCD错误，A正确。
故选A。
7．C
【详解】
修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，相同的时间内A、B两点通过的弧长相等，边缘点的线速度相等，A、B是转动的大小齿轮边缘的两点，线速度大小相等，故C正确，ABD错误。
故选C。
8．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。
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．B
【详解】
AB．由题知M、N棒连接相同旋转速度的电机，则说明M、N的角速度相同，则周期相同，根据角速度与线速度的关系可知
v = ωr
由图可知
rB > rA
则有
vB > vA
A错误、B正确；
C．由AB选项可知无论经过多少时间A点与B点的线速度都不会相同，C错误；
D．根据向心加速度的计算公式有
a = ω2r
由图可知
rB > rA
则有
aB > aA
D错误。
故选B。
11．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。
12．BC
【详解】
AB．O1、O2两轮通过皮带传动，所以两轮边缘 A、B两点的线速度大小相等，即
再根据公式
可知，线速度相等时，角速度与半径成反比，即
故A错误，C正确；
CD．A、C共轴，所以角速度相等，即
再根据公式
可知，角速度相等时，线速度与半径成正比，即
故B正确，D错误。
故选BC。
13．BD
【详解】
AB．匀速圆周运动是线速度大小不变，即速率不变，但方向不断变化的运动，选项A错误，B正确；
C．任意相等时间内通过的位移大小相等，但是方向不同，选项C错误；
D．任意相等时间内通过的路程相等，选项D正确。
故选BD。
14．AD
【详解】
C．这种齿轮传动，与不打滑的皮带传动规律相同，即两轮边缘的线速度大小相等，即线速度之比为1∶1，C错误；
D．根据线速度的定义
可知，弧长
即弧长之比为1∶1，D正确；
A．根据
甲、乙两个轮子的半径之比1∶3，故甲、乙两轮的角速度之比
A正确；
B．周期
所以甲、乙两轮的周期之比
B错误。
故选AD。
15．(1)，；(2)12：1；(3)24：1
【详解】
(1)秒针转动周期为T=60s，秒针针尖转动的角速度为
线速度为
(2)分针转动周期为，时针转动周期为，由可得，角速度与周期成反比，故分针与时针的角速度之比12：1。
(3)由可得，分针、时针的线速度之比为
16．（1） ；（2）
【详解】
(1)轮子的线速度为
轮子转动角速度为
(2)设水流到达轮子边缘的竖直分速度为vy，运动时间为t，水平位移为x
水管出水口距轮轴O水平距离l