6.1圆周运动基础巩固(word版含答案)

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名称 6.1圆周运动基础巩固(word版含答案)
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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 2022-01-21 01:03:42

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文档简介

6.1圆周运动基础巩固2021—2022学年高中物理人教版(2019)必修第二册
一、选择题(共15题)
1.下列物理量中,属于矢量的是( )
A.功
B.时间
C.线速度
D.质量
2.关于匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.匀速圆周运动是匀速运动
B.匀速圆周运动是变加速运动
C.匀速圆周运动是匀加速运动
D.匀速圆周运动物体的运动状态不变
3.如图所示为一个绕中心线以角速度转动的球,下列说法正确的是(  )
A.A、B两点的向心加速度相等
B.A、B两点的线速度相等
C.若,则
D.若,则
4.科技馆中的科普器材中常有齿轮传动装置。如图所示,三个齿轮的半径之比RA:RB:RC=3∶1∶2,当齿轮转动的时候,其角速度大小之比ωA:ωB:ωC为(  )
A.1∶1∶1 B.2∶1∶3 C.2∶6∶3 D.3∶1∶2
5.某钟表分针与秒针的半径之比为2:3,则(  )
A.针尖的线速度之比为2:3 B.针尖的线速度之比为1:120
C.角速度之比为2:3 D.角速度之比为1:60
6.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,重力加速度为g,若飞镖恰好击中P点,则(  )
A.圆盘的半径可能为
B.圆盘转动的周期可能为
C.圆盘转动的角速度最小值为
D.P点随圆盘转动的线速度可能为
7.如图甲所示,修正带通过两个齿轮的相互咬合进行工作,其原理简化为图乙所示。若齿轮匀速转动,关于齿轮边缘上A、B两点以及大齿轮内部的C点,下列说法正确的是(  )
A.B的角速度等于C的角速度 B.A的向心加速度不变
C.B和C的线速度大小相等 D.A和B的角速度相等
8.漠河和广州所在处物体具有的角速度和线速度相比较( )
A.漠河处物体的角速度大,广州处物体的线速度大
B.漠河处物体的线速度大,广州处物体的角速度大
C.两处地方物体的角速度、线速度都一样大
D.两处地方物体的角速度一样大,但广州物体的线速度比漠河处物体线速度要大
9.关于匀速圆周运动及向心加速度,下列说法中正确的是(  )
A.匀速圆周运动是一种匀速运动
B.匀速圆周运动是一种匀速曲线运动
C.向心加速度描述线速度大小变化的快慢
D.匀速圆周运动是加速度方向不断改变的变速运动
10.对于匀速圆周运动的物体,下列物理量中不断变化的是 (  )
A.转速 B.角速度 C.周期 D.线速度
11.如图,AB两点为奶茶塑封机手压杆上的两点,A在杆的顶端,O为杆转动的轴,且AB=BC=CO。杆在向下转动的过程中,下列说法正确的是(  )
A.A、B两点线速度大小之比为1:3 B.B、C两点周期大小之比为1:1
C.A、B两点角速度大小之比为3:2 D.B、C两点向心加速度大小之比为1:2
12.如图所示,甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦转动,相互之间不打滑,其半径分别为r1、r2、r3。若甲轮的角速度为ω1,则丙轮的角速度为(  )
A. B. C. D.
13.下列说法正确的是(  )
A.匀速圆周运动是一种匀速运动
B.匀速圆周运动是一种匀变速运动
C.匀速圆周运动是一种变加速运动
D.因为物体做圆周运动才产生向心力
14.如图,长为L的直棒一端可绕固定轴O在竖直平面内转动,另一端搁在升降平台上,平台以速度v匀速上升,当棒与竖直方向的夹角为θ时,棒的角速度为
A. B. C. D.
15.一根长为L的杆OA,O端用铰链固定,另一端固定着一个小球A,靠在一个质量为M,高为h的物块上,如图所示,若物块与地面摩擦不计,试求当物块以速度v向右运动时,小球A的线速度(此时杆与水平方向夹角为θ)为(  )
A. B. C. D.
二、填空题(共5题)
16.如图(a)所示为一实验小车自动测速示意图,A为绕在条形磁铁上的线圈,经过放大器与显示器连接,图中虚线部分均固定在车身上。C为小车的车轮,B为与C同轴相连的齿轮,其中心部分使用铝质材料制成,边缘的齿子用磁化性能很好的软铁制成,铁齿经过条形磁铁时即有信号被记录在显示器上。 已知齿轮B上共安装30个铁质齿子,齿轮直径为20cm,车轮直径为60cm。 改变小车速度,显示器上分别呈现了如图(b)和(c)的两幅图像。设(b)图对应的车速为,(c)图对应的车速为。
(1)分析两幅图像,可以推知:_________(选填“>”“<”“=”);
(2)根据图(c)标出的数据,求得车速_________km/h。
17.如图所示为自行车传动部分示意图,a为踏脚,OA为曲轴,b为齿轮(牙盘),d为齿轮(飞),c为链条,e为后轮(主动轮)。已知OA=25cm,rb=10cm,rd=5cm,re=36cm。如果传动过程中无打滑现象,当踏脚以每分30转的速度匀速转动时,牙盘的角速度为_____rad/s,自行车行进的速度为_____m/s。
18.皮带传动过程中,主动轮半径,从动轮半径,在正常传动中,两轮的角速度之比_________,两轮外缘的速度之比_______.
19.如图所示的皮带传动装置中,轮A和B同轴,A、B、C分别是三个轮边缘的质点,且RA=RC=2RB,则三质点的线速度之比为____,向心加速度之比为____。
20.风速仪结构如图(a)所示。光源发出的光经光纤传输,被探测器接收,当风轮旋转时,通过齿轮带动凸轮圆盘旋转,当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住。已知风轮叶片转动半径为r,每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈。若某段时间△t内探测器接收到的光强随时间变化关系如图(b)所示,则该时间段内风轮叶片转速____________(填“逐渐增大”、“逐渐减小”或“保持不变”),其平均速率为___________
三、综合题(共3题)
21.如图所示,质量为m=1kg的小物块放在足够长直水平面上,用水平细线紧绕在半径为R=0.25m的薄壁圆筒上。t=0时,圆筒在电动机带动下由静止开始绕竖直中心轴转动,转动中角速度满足ω=16t(rad/s)。物块和地面之间动摩擦因数为μ=0.2,取g=10m/s2。
(1)请说明物块做何种运动并求出物块运动中受到的拉力的大小。
(2)当圆筒角速度达到ω0=64rad/s时,使其匀速转动,再经过4s,停上转动,求小物块从开始到停止通过的总路程。
22.如图所示,为一皮带传动装置,右轮半径为r,a为其边缘上的一点;左侧是一轮轴,大轮半径为4r,小轮半径为2r,b点在小轮上,到小轮中心的距离为r,c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上。若传动过程中皮带不打滑,求:
(1)a,b两点的线速度之比;
(2)a,d两点的角速度之比。
23.一人骑自行车由静止开始上一长 L=202m ,斜坡坡度为0.05(沿斜坡前进100m,高度上升5m),自行车达到最大速度前做加速度 a=2m/s2 的匀加速直线运动,达到最大速度后脚蹬踏板使大齿轮以转/秒的转速匀角速转动,自行车匀速运动一段时间后,由于骑行者体能下降,自行车距离坡顶 50m 处开始做匀减速运动,已知最后 50m 的平均速度只有之前平均速度的 84%,自行车大齿轮直径 d1=20cm,小齿轮直径d2=6cm,车轮直径 d3=60cm。求:
(1)大齿轮 的最大角速度1;
(2)运动过程中自行车的最大速度vm。
(3)到达坡顶时的速度v。
参考答案
1.C
【详解】
功、时间、和质量只有大小,没有方向,属于标量;线速度既有大小,也有方向,属于矢量.故C正确,ABD错误.
故选:C.
2.B
【详解】
匀速圆周运动的加速度不为零,总是指向圆心,时刻改变,是变加速曲线运动,速度的方向时刻在变,故运动状态时刻在变化;故ACD错误,B正确;
故选B.
3.D
【解析】
【详解】
A、共轴转动的各点角速度相等,故A、B两点的角速度相等,根据向心加速度公式和可知,由于二者的半径不同,故二者的向心加速度和线速度的大小不同,故AB错误;
C、设球的半径为,若,A点的转动半径为 ,B点的转动半径为,根据,则:,故C错误,D正确.
4.C
【详解】
齿轮传动中,轮子边缘上的点线速度大小相同,根据可知,角速度大小之比为
故选C。
5.D
【详解】
AB.分针、秒针尖端做圆周运动的周期分别为、,由线速度与周期的关系可得
又钟表分针与秒针的半径之比为2:3,故针尖的线速度之比为1:90,AB错误;
CD.因为分针、秒针尖端做圆周运动的周期分别为、,根据角速度与周期的关系可得
故有,分针与秒针的角速度之比为1:60
C错误,D正确。
故选D。
6.D
【详解】
A.飞镖做平抛运动,由题意可知当P点运动到最低点时,飞镖击中P点,飞镖的水平分位移为L,则飞镖击中P点所需要的时间为
由前面的分析可知,飞镖的竖直分位移等于圆盘的直径,则有
可得圆盘的半径为
A错误;
B.由于P点做匀速圆周运动,考虑圆周运动的周期性,P点运动到最低点所需要的时间为
又P点的运动与飞镖的运动具有等时性,则有 , 则可得
则周期不可能是,选项B错误;
C.根据圆周运动规律有
圆盘转动的角速度为
可知当n=0时,角速度的最小值为,C错误;
D.根据
可得P点随圆盘转动的线速度为
可知当n=2时
则D正确。
故选D。
7.A
【详解】
A.因为BC两点同轴转动,则B的角速度等于C的角速度,A正确;
B.A的向心加速度大小不变,方向不断变化,B错误;
C.根据
v=ωr
可知,B和C的线速度大小不相等,C错误;
D.A和B是同缘转动,则线速度相等,但是由于半径不相等,则角速度不相等,D错误。
故选A。
8.D
【详解】
由于漠河和广州都绕地轴一起转动,漠河地面上的物体随地球自转的角速度与广州地面上的物体随地球自转的角速度相同;漠河地面上的物体随地球自转的半径小于广州地面上的物体随地球自转的半径,由v=ωr知,漠河地面上的物体随地球自转的线速度小于广州地面上的物体随地球自转的线速度
A. 漠河处物体的角速度大,广州处物体的线速度大与分析不符,故A项错误;
B. 漠河处物体的线速度大,广州处物体的角速度大与分析不符,故B项错误;
C. 两处地方物体的角速度、线速度都一样大与分析不符,故C项错误;
D. 两处地方物体的角速度一样大,但广州物体的线速度比漠河处物体线速度要大与分析相符,故D项正确.
9.D
【详解】
A.匀速圆周运动线速度大小不变,方向改变,不是匀速运动,故A错误;
B.匀速圆周运动的加速度指向圆心,大小不变,方向时刻改变,所以不是匀变速曲线运动,故B错误;
C.匀速圆周运动的向心加速度只改变物体的速度的方向,不改变速度的大小,故C错误;
D.匀速圆周运动的加速度指向圆心,大小不变,方向时刻改变,所以匀速圆周运动是加速度方向不断改变的变速运动,故D正确。
故选D。
10.D
【详解】
匀速圆周运动为曲线运动,线速度大小不变,但方向时刻改变;角速度不变;周期和频率是标量也不变,故ABC错误,D正确。
故选D。
11.B
【详解】
AC. 因为AB两点是同轴转动,所以A、B两点的角速度是相等的;由v=rω,可知线速度之比等于半径之比,故A、B两点线速度大小之比为3:2,故AC错误;
BD. 因为BC两点是同轴转动,所以B、C两点的角速度是相等的,周期相等,向心加速度 ,B、C两点向心加速度大小之比为2:1,故B正确D错误。
故选B。
12.A
【详解】
由甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动,相互之间不打滑知三者线速度相同,其半径分别为r1、r2、r3,则
则丙轮的角速度为
故选A。
13.C
【详解】
A.匀速圆周运动的线速度方向时刻发生变化,为变速运动,A错;
BC.加速度方向时刻指向圆心,为变加速运动,B错;C对;
D.因为物体受力产生向心力才做圆周运动,D错;
故选C。
14.D
【详解】
棒与平台接触点的实际运动即合运动方向是垂直于棒指向左上,如图所示,合速度

沿竖直向上方向上的速度分量等于v,即

所以

A.综上分析,A错误;
B.综上分析,B错误;
C.综上分析,C错误;
D.综上分析,D正确。
故选D。
15.A
【详解】
物块具有水平向右的速度v,与杆上B点相接触的物块上的点也具有这个速度,这个速度是物块的实际速度,是合速度,以它为对角线沿垂直杆和平行杆方向把它分解,则垂直杆的速度
杆上的B点具有这个速度,又
因此,此时杆的角速度
小球A的线速度
故A正确,BCD错误。
故选A。
16.< 56.5
【详解】
(1)[1]齿子接近与离开磁铁会引起线圈磁通量的变化,每过一个齿子为一个完整的变化周期,周期小的,则齿轮转运动的快,速度大,由图象知图c周期小,故vb<vc;
(2)[2]齿轮转动的周期为
T=30×4×10-3=0.12s
则车的速度为
17.3.14 2.26
【详解】
[1][2]牙盘和踏脚同轴转动,角速度相同,则牙盘角速度
b、d两点线速度相同,根据 可知,b、d两点角速度
自行车行进的速度
18.4:1 1:1
【详解】
[1][2] 同一皮带上点的线速度相等,故
v1:v2=1:1
由v=ωr,有:
v1:v2=1:1
所以
ω1:ω2=r2:r1=4:1
19.2:1:1 4:2:1
【详解】
[1]由于B轮和C轮是皮带传动,皮带传动的特点是两轮与皮带接触点的线速度的大小与皮带的线速度大小相同,故
由于A轮和B轮共轴,故两轮角速度相同,即
再由角速度和线速度的关系式可得
所以三质点的线速度之比为
角速度之比为
[2]
由公式可知,三质点的向心加速度之比
20.逐渐减小 8πnr/△t
【详解】
[1][2]根据图b可知,在△t内,通过的光照的时间越来越长,则风轮叶片转动的越来越慢,即转速逐渐减小,在△t内挡了4次光,则
T1=△t/4
根据风轮叶片每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈可知:则风轮叶片转动的周期
T=△t/(4n)
则风轮叶片转动的平均速率
v =2πr/T=8πnr/△t
21.(1)初速度为零的匀加速直线运动,6N;(2)160m
【详解】
(1)圆筒边缘线速度与物块前进速度大小相同,圆筒边缘的线速度
线速度与时间成正比,物块做初速度为零的匀加速直线运动,由匀变速直线运动的速度时间公式
可知加速度大小为
设物块受到的拉力大小为T,对物块由牛顿第二定律得
代入数据解得
(2)角速度为0到64rad/s时间内,小物块做匀加速直线运动,时间为4s,期间的路程为
在4s末的速度为
然后做匀速直线运动,时间为4s,期间的路程为
然后小物块做匀减速直线运动,加速度为
做匀减速运动的路程
所以总路程
22.(1)2:1;(2)2:1
【详解】
(1)由题意得b、c、d在同一个圆周上
由于皮带不打滑
根据公式
可得
因此
(2)可得
因此
23.(1)8rad/s;(2)8m/s;(3)4.16m/s
【详解】
(1)大齿轮 的最大角速度
ω1=2πn=8rad/s
(2)运动过程中自行车的最大速度
(3)到达最大速度时的位移
匀加速的时间
匀速的时间
加速和匀速阶段的平均速度
减速阶段
解得
v=4.16m/s