2019人教版必修第二册 第六章 圆周运动 1 圆周运动 提升练习
一、多选题
1.质点做匀速圆周运动,则( )
A.在任何相等时间里,质点的位移都相等
B.在任何相等的时间里,质点通过的路程都相等
C.在任何相等的时间里,质点运动的平均速度都相同
D.在任何相等的时间里,连接质点和圆心的半径转过的角度都相等
2.关于圆周运动,以下说法正确的是
A.做匀速圆周运动的物体,所受各力的合力一定是向心力
B.做匀速圆周运动的物体除了受到其他物体的作用,还受到一个向心力
C.物体做离心运动时,是因为它受到了离心力的作用
D.汽车转弯时速度过小,会因离心运动造成交通事故
二、单选题
3.甲、乙两名溜冰运动员,M甲=80kg,M乙=40kg,面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演,如图所示,两人相距0.9m,弹簧秤的示数为6N,下列判断中正确的是( )
A.两人的线速度相同,为0.225m/s
B.两人的角速度相同,为0.5rad/s
C.两人的运动半径相同,都是0.45m
D.两人的运动半径不同,甲为0.6m,乙为0.3m
4.如图是磁带录音机的磁带盒的示意图,A、B为缠绕磁带的两个轮子边缘上的点,两轮的半径均为r,在放音结束时,磁带全部绕到了B轮上,磁带的外缘半径R = 3r,C为磁带外缘上的一点,现在进行倒带。此时下列说法正确的是( )
A.A、B、C三点的周期之比3:1:1 B.A、B、C三点的线速度之比3:3:1
C.A、B、C三点的角速度之比1:3:3 D.A、B、C三点的向心加速度之比aA:aB:aC等于9:1:3
5.关于曲线运动下列说法正确的是 ( )
A.做曲线运动的物体加速度可以为零
B.做匀速圆周运动的物体所受合外力大小、方向都保持不变
C.做圆周运动的物体合外力突然消失,物体一定沿圆周的半径方向飞出
D.飞机在空中沿半径为R的水平圆周盘旋时,飞机机翼一定处于倾斜状态
6.网球是一个非常热门的体育运动项目,如图所示,假设运动员挥动球拍击球时,下列说法正确的是( )
A.图中的A、B两点线速度大小相等
B.图中的A、B两点中,B点线速度较大
C.图中的A、B两点中,A点角速度较大
D.图中的A、B两点中,A点向心加速度较大
7.甲、乙、丙三个物体,甲静止地放在北京,乙静止地放在江苏,丙静止地放在广州.当它们随地球一起转动 时,则( )
A.甲的角速度最大,乙的线速度最小
B.丙的角速度最小,甲的线速度最大
C.三个物体的角速度、周期和线速度都相等
D.三个物体的角速度、周期一样,丙的线速度最大
三、解答题
8.一个圆环,以竖直直径AB为轴匀速转动,如图所示,求环上M、N两点的:
(1)线速度的大小之比;
(2)角速度之比.
9.A、B两颗卫星在同一轨道平面内绕地球做匀速圆周运动。地球半径为R,A卫星离地面的高度为R,周期为T,B卫星离地面高度为3R,则:(结果可用根式表示)
(1)A、B两卫星周期之比是多少?
(2)若某时刻两卫星正好通过地面同一点的正上方,则经过多长时间两卫星再次相距最近?
(3)若某时刻两卫星正好通过地面同一点的正上方,则经过多长时间两卫星相距最远?
10.你可以利用以下方法估测出自行车的平均速度:骑上自行车,数一数某一只脚蹬在时间t内的转动圈数N,然后对自行车的传动系统进行一下测量,如图所示,测出脚踏板到轮盘中心的距离为R1、轮盘半径为R2、飞轮半径为R3、车后轮的半径为R4,试根据需要选取题中的已知量算出自行车在时间t内的平均速率.
11.小明站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动。当球运动到最低点时,绳恰好突然断掉,如图所示。已知握绳的手离地面高度为,手与球之间的绳长为,重力加速度为g。轻绳能承受的最大拉力,忽略手的运动半径和空气阻力。求:
(1)绳断时球的速度大小;
(2)断裂后球飞行的水平距离。
12.如图所示,是飞船控制中心的大屏幕上出现的一幅卫星运行轨迹图,它记录了“神舟”七号飞船在地球表面垂直投影的位置变化;图中表示在一段时间内飞船绕地球圆周飞行四圈,依次飞经中国和太平洋地区的四次轨迹①、②、③、④,图中分别标出了各地点的经纬度(如:在轨迹①通过赤道时的经度为西经157.5°,绕行一圈后轨迹②再次经过赤道时经度为180°…),已知地球半径为R,地球表面处的重力加速度为g,根据以上信息,试求:
(1)若神舟七号飞船运行的周期为T,则神舟七号的圆轨道离地面的高度是多少?(用已知量字母表示);
(2)神舟七号飞船运行的周期T为多少分钟?
(3)神舟七号搭载的三名宇航员在24h内可以见到日落日出的次数应为多少?
13.一个质量为40kg的游戏者在某游乐场的蹦床上蹦跳,从他被弹到最高点开始计时,其运动的图线如图所示,其中0~0.4s和1.1s~1.4s的时间内图线为直线,其余为曲线,g取10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)最高点与蹦床间的高度差。
(2)蹦床对游戏者的平均作用力大小。
14.如图所示,某同学想制作一个简易水轮机,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。调整轮轴的位置,使水流与轮边缘切点对应的半径与水平方向成角。测得水从管口流出速度,轮子半径,已知,,。求:
(1)轮子转动的角速度大小;
(2)水管的出水口到轮轴的水平距离。
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.BD
【详解】
A、由匀速圆周运动速率不变,可知相等时间内质点的路程相等,位移大小相等,方向不一定相同,故A错误.
B、由匀速圆周运动速率不变,可知相等时间内质点的路程相等,故B正确.
C、由平均速度等于位移比时间,由于位移的方向可能不同,可知质点平均速度方向不同,故C错误.
D、匀速圆周运动角速度不变,可知相等时间转过的角度相等,故D正确.
故选BD.
2.AD
【详解】
试题分析:做匀速圆周运动的物体,速率大小恒定,即切向加速度为零,只有向心加速度,其合力一定指向圆心,A正确;向心力是一个或几个力的合力,不能与这几个力同时存在,B错误;物体做离心运动是因为提供的向心力小于所需要的向心力,不是受到离心力作用,C错误;汽车转弯时速度过小,会发生近心运动,D错误;
考点:考查了圆周运动规律的应用
【名师点睛】物体做匀速圆周运动,合力提供向心力,向心力并不是实际受到的力,分析受力时不单独分析.离心运动产生的条件是合外力突然消失,或者合外力不足以提供圆周运动所需的向心力.根据这些知识进行分析
3.B
【详解】
ACD.两人面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演,两人的角速度相等,甲对乙的拉力和乙对甲的拉力大小相等,则向心力大小相等,则有
可知
因为r甲+r乙=0.9m,解得
,
根据v=rω知,转动的半径不等,则两人的线速度不同,故ACD错误;
B.根据F=M甲r甲ω2得,角速度
故B正确。
故选B。
4.D
【详解】
A.A、C两点的线速度相等,即
vA:vC = 1:1
因为
rA:rC = 1:3
根据
v = rω
则
ωA:ωC = 3:1
B、C为同轴转动,故
ωB = ωC
根据周期与角速度关系
T =
所以
因为
ωB = ωC
则
TB = TC
则
A、B、C三点周期之比为1:3:3,A错误;
B.由上分析
ωB = ωC,rB:rC = 1:3
则
vB:vC = 1:3
因为
vA:vC = 1:1
则
A、B、C三点线速度之比为3:1:3,B错误;
C.由上分析
ωB = ωC,ωA:ωC = 3:1
则
A、B、C三点角速度之比为3:1:1,C错误;
D.因为向心加速度为
a = ω2r
则A、B、C三点向心加速度之比为
aA:aB:aC = (ωA2rA):(ωB2rB):(ωC2rC) = 9:1:3
D正确。
故选D。
5.D
【详解】
试题分析:做曲线运动的物体,因为速度的方向一定不断变化,故加速度不可以为零,选项A错误;做匀速圆周运动的物体所受合外力大小不变、方向不断变化,选项B错误;做圆周运动的物体所受合外力突然消失,物体一定沿圆周的切线方向飞出,选项C错误;飞机在空中沿半径为R的水平圆周盘旋时,飞机机翼一定处于倾斜状态,选项D正确;故选D.
考点:曲线运动的规律
【名师点睛】此题考查了曲线运动部分的几个知识点,都比较简单,但是都是易错的知识点;对匀速圆周运动的本质要理解:速率不变,方向变化;加速度大小不变,方向变化;向心力指向圆心,且是大小不变的变力.
6.D
【详解】
ABC、运动员挥动球拍击球时,球拍各点的角速度相等.根据线速度,A点线速度较大.ABC错误;
D、根据加速度,A点向心加速度较大,D正确.
故选D.
7.D
【详解】
甲、乙、丙三个物体随地球一起转动时,它们的周期和角速度均相同;由于甲的转动半径最小而丙的转动半径最大,由线速度和角速度的关系v=ωr知甲的线速度最小,而丙的线速度最大;故ABC错误,D正确;
故选D。
8.(1) (2) 1∶1
【详解】
(1)(2)M、N两点共轴转动,角速度相等,则
ωM:ωN=1:1.
因为
rM:rN=Rsin60°:Rsin30°=:1.
根据v=rω得
vM:vN=:1.
点睛:解决本题的关键知道共轴转动的点,角速度相等,以及知道线速度、角速度、周期的关系,并能灵活运用.
9.(1) ;(2);(3)
【详解】
(1),,根据开普勒第三定律得
解得
(2)对于卫星A,根据万有引力提供向心力得
解得
设经过t时间二者第一次相距最近,此时卫星A比B多转一圈即
解得
(3)设经过时间二者第一次相距最近,此时卫星A比B多转半圈即
解得
10.
【解析】
【详解】
轮盘的周期为,轮盘的角速度,设飞轮的角速度为,轮盘和飞轮通过链条相连,则有:,设自行车前进的平均速率为,则,解得自行车在时间t内的平均速率.
点睛:脚踏板与轮盘角速度相同,与链条相连的两个齿轮在相等时间内转过的弧长相等,小齿轮与后轮做圆周运动的角速度相等,根据线速度的定义、线速度与角速度的关系估算即可.
11.(1);(2)d
【详解】
(1)最低点处,由牛顿第二定律,有
解得
(2)由平抛运动,有
x=vt
解得
12.(1);(2)90min;(3)16次
【详解】
(1)由万有引力提供向心力,即
在地球表面处有
联立解得飞船离地面的高度
(2)飞船运动的同时地球还在自转,自转方向自西向东,所以投影点偏西.根据图可以看出,飞船绕地球一圈要两次经过赤道,就像太阳的直射点周期运动一样,①、②曲线之间的经度差就是飞船的周期,即
(3)飞船绕行到地球向阳的区域,阳光能照射到它时为白昼,当飞到地球背阳的区域,阳光被地球挡住时就是黑夜,由飞船周期
故宇航员在24h内,看到的日出日落次数为
宇航员在24h内可以见到日落日出的次数应为16次。
13.(1)0.8m;(2)800N
【详解】
(1)根据题图可知,游戏者从最高点落到蹦床的时间,根据自由落体运动的规律可得
(2)根据题图可知,游戏者与蹦床作用的时间
在内,取向上为正方向,根据动量定理可得
解得
14.(1) ;(2)
【详解】
(1)轮子的线速度为
轮子转动角速度为
,
(2)如图所示
水管出水口距轮轴水平距离
解得
答案第1页,共2页
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