3.2匀速圆周运动的规律 自主提升过关练（word版含解析）
文档属性
| 名称 | 3.2匀速圆周运动的规律 自主提升过关练（word版含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 931.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 沪科版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-23 08:38:35 | ||
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文档简介
3.2匀速圆周运动的规律 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．小红推门进入教室如图所示，在门转动时，门上A、B两点的角速度分别为ωA、ωB，线速度大小分别为vA、vB，则（ ）
A． ωA＞ωB B．ωA＜ωB C．vA＞vB D．vA＜vB
2．2021年9月9日，中国载人航天工程办公室发布了神舟十二号航天员第二批在轨拍摄的高清图片。在飞船上看到地面从黎明到黄昏的时间就是适合拍摄地球美景的“摄影窗口期”。已知神舟十二号飞船围绕地球运动的周期约为，那么在一个周期内，这段“摄影窗口期”的时长大约是（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，皮带传动装置中右边B、C两轮粘在一起且同轴，半径，皮带不打滑，下列说法正确的是（ ）
A．A、B、C三轮轮边缘的线速度相等
B．A、B、C三轮的角速度相等
C．A、B、C三轮轮边缘的线速度之比为1:1:2
D．A、B、C三轮的角速度之比为2:1:1
4．如图所示，汽车在一水平公路上转弯时，汽车的运动可视为匀速圆周运动。下列关于汽车转弯时的说法正确的是（ ）
A．汽车处于平衡状态 B．汽车的向心力由重力和支持力提供
C．汽车的向心力由摩擦力提供 D．汽车的向心力由支持力提供
5．匀速圆周运动是一种（ ）
A．匀速运动 B．匀加速运动
C．匀加速曲线运动 D．变速曲线运动
6．物体做匀速圆周运动的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．物体处于平衡状态 B．物体的速度保持不变
C．物体的速度变大 D．物体的速度大小不变
7．如图所示，A、B两点分别位于大、小轮的边缘上，大轮半径是小轮半径的2倍，它们之间靠摩擦传动，接触面不打滑，则A、B两点的周期之比TA：TB为（ ）
A．1：2 B．1：4 C．2：1 D．1：1
8．两个完全相同的小球分别在半径不等的光滑竖直圆环轨道内做圆周运动，如图所示，两小球都恰好能通过轨道最高点，关于两小球，下列说法正确的是（ ）
A．在最低点对轨道的压力相等
B．在最低点对轨道的压力不相等
C．通过半径大的轨道最高点的角速度大于通过半径小的轨道最高点的角速度
D．通过半径大的轨道最高点的角速度等于通过半径小的轨道最高点的角速度
9．任意相等的两段时间内，运动物体速度的改变量可能不同的是（ ）
A．自由落体运动 B．竖直上抛运动 C．匀速圆周运动 D．匀减速直线运动
10．如图，关于钟表上的时针、分针和秒针的周期大小关系，以下说法正确的是（ ）
A．时针的周期最大
B．分针的周期最大
C．秒针的周期最大
D．三根针的周期一样大
11．某物理老师用圆规在黑板上画圆，已知圆规脚之间的距离是25cm，该老师使圆规脚之间保持这个距离不变，用粉笔在黑板上匀速率地画了一个圆，粉笔的线速度是2.5m/s。关于粉笔的运动，有下列说法：①角速度是0.1rad/s；②角速度是10rad/s；③周期是10s；④周期是0.628s；⑤转速小于2r/s；⑥转速大于2r/s。下列选项中的结果全部正确的是（ ）
A．①③⑤ B．②④⑥ C．②④⑤ D．①③⑥
12．一辆电动玩具小车，可以在水平桌面上做匀速直线运动。现将小车用轻绳系在水平桌面上O点，如图所示的轻绳的长为L，小车转一圈的时间为t。小车角速度大小可表示为（ ）
A． B． C． D．
13．下列关于匀速圆周运动的说法中，正确的是（ ）
A．线速度不变的运动 B．角速度不变的运动
C．周期不变的运动 D．转速不变的运动
14．关于匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）
A．做匀速圆周运动物体的速度方向不断改变
B．做匀速圆周运动物体的速度大小不断改变
C．做匀速圆周运动物体的加速度大小不改变
D．物体只有在恒力作用下，才能做匀速圆周运动
15．我们可以用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的刻度显示出两个球所受向心力的比值。则（ ）
A．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量不等的小球分别放在A、C时可以探究向心力大小与质量的关系
B．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与角速度的关系
C．当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与线速度的关系
D．当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在A、C时可以探究向心力大小与角速度的关系
二、解答题
16．地面上有一个半径为的圆形跑道，高为的平台边缘上的点在地面上点的正上方，与跑道圆心的距离为，如图所示跑道上停有一辆小车，现从点水平抛出小沙袋，使其落入小车中（沙袋所受空气阻力不计）。小车可看成质点，与圆轨道交于、两点，与棱垂直。问：
（1）当小车位于点时（），沙袋刚好落入小车，沙袋抛出时的初速度为多大？
（2）要使沙袋落在跑道上，则沙袋被抛出时的初速度大小在什么范围内？
（3）若小车沿跑道顺时针匀速圆周运动，当小车恰好经过点时，将沙袋抛出，为使沙袋能在处落入小车中，小车的速率应满足什么条件？
17．如图所示是一把湿雨伞示意图，当雨伞绕着中心轴线旋转，雨滴跟随雨伞做圆周运动，逐渐增大角速度，当达到一定的角速度时，伞边缘的雨滴就会沿边缘切线方向甩出去做平抛运动，雨伞边缘距地面高度为H，设雨滴的质量为m的，雨伞投影半径为R，雨滴落地时距离中心伞柄的距离为r，不计空气阻力，重力加速度为g，求∶
（1）雨滴甩出后在空中飞行时间为多少？
（2）雨滴甩出时的初速度v为多少？
（3）雨滴甩出时雨伞的角速度为多少？
参考答案
1．D
【详解】
由于A、B两点绕同轴转动，故其角速度相同，AB错误；
根据角速度与线速度的关系，即
可知，且
故可得
vA＜vB
C错误，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
已知神舟十二号飞船围绕地球运动的周期约为，那么每隔飞船就要经过一次晨昏线，因此，每个周期内飞船被太阳照射的时间为二分之一周期，约为，在飞船上刘伯明看到地面从黎明到黄昏的时间约为，故D正确，ABC错误。
故选D。
3．C
【详解】
AC．AB两轮用皮带传动，线速度相等，对B、C则有
又根据角速度与线速度的关系，即
所以可得
所以，可得
A错误，C正确；
BD．AB两轮用皮带传动，则有
又根据角速度与线速度的关系，即
所以可得
因为BC两轮同轴转动，所以有
所以，可得
BD错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．汽车转弯时存在向心加速度，运动状态不断变化，所以不是处于平衡状态，故A错误；
BCD．汽车在水平面内做匀速圆周运动，重力和支持力都沿竖直方向，不可能提供向心力，所以提供向心力的一定是在水平方向的摩擦力，故BD错误，C正确。
故选C。
5．D
【详解】
匀速圆周运动物体的加速度的方向不断变化，所以是一种变速曲线运动，故D正确，ABC错误。
故选D。
6．D
【详解】
A．在匀速圆周运动中，速度的方向时刻变化，速度变化，必有加速度，不是平衡状态，故A错误；
B．在匀速圆周运动中，尽管速度的大小不变，但方向时刻变化，即速度变化，故B错误；
C．在匀速圆周运动中，速度的大小不变，故C错误；
D．在匀速圆周运动中，速度的大小不变，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
大小轮边缘具有相同的线速度，且有
则周期与线速度的关系为
设小轮半径为r，则大轮半径为2r，则有
故选C。
8．A
【详解】
AB．设小球在最高点的速度为v0，最低点的速度为v，轨道半径为r，在最高点有
从最高点到最低点，由动能定理有
在最低点
可解得
与半径无关，故A正确，B错误；
CD．在最高点由
可得
R越大的ω越小，故CD错误。
故选A。
9．C
【详解】
自由落体运动、竖直上抛运动和匀减速直线运动的加速度都是不变的，根据
v=at
可知，在任意相等的两段时间内，物体速度的改变量都相等；匀速圆周运动的加速度是变化的，则在任意相等的两段时间内，物体速度的改变量可能不相等。
故选C。
10．A
【详解】
根据周期的定义可知，时针的周期最大，BCD错误，A正确。
故选A。
11．C
【详解】
由题意可得
周期为
转速
综上可得C正确，ABD错误。
故选C。
12．B
【详解】
小车转一圈的时间为t，则小车角速度大小可表示为
故选B。
13．BCD
【详解】
A．匀速圆周运动中线速度方向变化，A错误；
BCD．匀速圆周运动的角速度、周期、转速都不变，BCD正确。
故选BCD。
14．AC
【详解】
AB．做匀速圆周运动物体的速度大小保持不变，方向不断改变，A正确，B错误；
C．做匀速圆周运动物体的加速度大小不变，方向始终指向圆心，C正确；
D．做匀速圆周运动的物体，所受合力始终指向圆心，大小保持不变，D错误。
故选AC。
15．AD
【详解】
A．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上时，两小球的角速度相等，将两小球分别放在A、C时，两小球运动半径相同，又因为两小球质量不等，所以此时可以探究向心力大小与质量的关系，故A正确；
B．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上时，两小球的角速度相等，将两小球别放在B、C时，两小球运动半径不同，又因为两小球质量相等，所以此时可以探究向心力大小与半径的关系，故B错误；
CD．当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，两小球的角速度不等，将两小球分别放在A、C时，两小球运动半径相同，又因为两小球质量相等，所以此时可以探究向心力大小与角速度的关系，又因为半径相同时线速度与角速度成正比，则此时也可以探究向心力大小与线速度的关系，故C错误，D正确。
故选AD。
16．（1） ；（2）；（3）
【详解】
（1）当小车位于点时，有
得
（2）若小车在跑道上运动，要使沙袋落入小车，最小的抛出速度为
若当小车经过点时沙袋刚好落入，抛出时的初速度最大，有
得
所以沙袋被抛出时的初速度范围为
（3）要使沙袋能在处落入小车中，小车运动的时间应与沙袋下落时间相同
所以
解得
17．（1） ；（2）；（3）
【详解】
（1）平抛运动竖直方向有
则
，
（2）平抛运动水平方向有
且
则
（3）雨滴甩出时雨伞的角速度为
一、选择题
1．小红推门进入教室如图所示，在门转动时，门上A、B两点的角速度分别为ωA、ωB，线速度大小分别为vA、vB，则（ ）
A． ωA＞ωB B．ωA＜ωB C．vA＞vB D．vA＜vB
2．2021年9月9日，中国载人航天工程办公室发布了神舟十二号航天员第二批在轨拍摄的高清图片。在飞船上看到地面从黎明到黄昏的时间就是适合拍摄地球美景的“摄影窗口期”。已知神舟十二号飞船围绕地球运动的周期约为，那么在一个周期内，这段“摄影窗口期”的时长大约是（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示，皮带传动装置中右边B、C两轮粘在一起且同轴，半径，皮带不打滑，下列说法正确的是（ ）
A．A、B、C三轮轮边缘的线速度相等
B．A、B、C三轮的角速度相等
C．A、B、C三轮轮边缘的线速度之比为1:1:2
D．A、B、C三轮的角速度之比为2:1:1
4．如图所示，汽车在一水平公路上转弯时，汽车的运动可视为匀速圆周运动。下列关于汽车转弯时的说法正确的是（ ）
A．汽车处于平衡状态 B．汽车的向心力由重力和支持力提供
C．汽车的向心力由摩擦力提供 D．汽车的向心力由支持力提供
5．匀速圆周运动是一种（ ）
A．匀速运动 B．匀加速运动
C．匀加速曲线运动 D．变速曲线运动
6．物体做匀速圆周运动的过程中，下列说法中正确的是（ ）
A．物体处于平衡状态 B．物体的速度保持不变
C．物体的速度变大 D．物体的速度大小不变
7．如图所示，A、B两点分别位于大、小轮的边缘上，大轮半径是小轮半径的2倍，它们之间靠摩擦传动，接触面不打滑，则A、B两点的周期之比TA：TB为（ ）
A．1：2 B．1：4 C．2：1 D．1：1
8．两个完全相同的小球分别在半径不等的光滑竖直圆环轨道内做圆周运动，如图所示，两小球都恰好能通过轨道最高点，关于两小球，下列说法正确的是（ ）
A．在最低点对轨道的压力相等
B．在最低点对轨道的压力不相等
C．通过半径大的轨道最高点的角速度大于通过半径小的轨道最高点的角速度
D．通过半径大的轨道最高点的角速度等于通过半径小的轨道最高点的角速度
9．任意相等的两段时间内，运动物体速度的改变量可能不同的是（ ）
A．自由落体运动 B．竖直上抛运动 C．匀速圆周运动 D．匀减速直线运动
10．如图，关于钟表上的时针、分针和秒针的周期大小关系，以下说法正确的是（ ）
A．时针的周期最大
B．分针的周期最大
C．秒针的周期最大
D．三根针的周期一样大
11．某物理老师用圆规在黑板上画圆，已知圆规脚之间的距离是25cm，该老师使圆规脚之间保持这个距离不变，用粉笔在黑板上匀速率地画了一个圆，粉笔的线速度是2.5m/s。关于粉笔的运动，有下列说法：①角速度是0.1rad/s；②角速度是10rad/s；③周期是10s；④周期是0.628s；⑤转速小于2r/s；⑥转速大于2r/s。下列选项中的结果全部正确的是（ ）
A．①③⑤ B．②④⑥ C．②④⑤ D．①③⑥
12．一辆电动玩具小车，可以在水平桌面上做匀速直线运动。现将小车用轻绳系在水平桌面上O点，如图所示的轻绳的长为L，小车转一圈的时间为t。小车角速度大小可表示为（ ）
A． B． C． D．
13．下列关于匀速圆周运动的说法中，正确的是（ ）
A．线速度不变的运动 B．角速度不变的运动
C．周期不变的运动 D．转速不变的运动
14．关于匀速圆周运动，下列说法中正确的是（ ）
A．做匀速圆周运动物体的速度方向不断改变
B．做匀速圆周运动物体的速度大小不断改变
C．做匀速圆周运动物体的加速度大小不改变
D．物体只有在恒力作用下，才能做匀速圆周运动
15．我们可以用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽上的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽上的挡板A和短槽上的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对球的压力提供了向心力，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降，从而露出标尺，标尺上的刻度显示出两个球所受向心力的比值。则（ ）
A．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量不等的小球分别放在A、C时可以探究向心力大小与质量的关系
B．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与角速度的关系
C．当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在B、C时可以探究向心力大小与线速度的关系
D．当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上、质量相等的小球分别放在A、C时可以探究向心力大小与角速度的关系
二、解答题
16．地面上有一个半径为的圆形跑道，高为的平台边缘上的点在地面上点的正上方，与跑道圆心的距离为，如图所示跑道上停有一辆小车，现从点水平抛出小沙袋，使其落入小车中（沙袋所受空气阻力不计）。小车可看成质点，与圆轨道交于、两点，与棱垂直。问：
（1）当小车位于点时（），沙袋刚好落入小车，沙袋抛出时的初速度为多大？
（2）要使沙袋落在跑道上，则沙袋被抛出时的初速度大小在什么范围内？
（3）若小车沿跑道顺时针匀速圆周运动，当小车恰好经过点时，将沙袋抛出，为使沙袋能在处落入小车中，小车的速率应满足什么条件？
17．如图所示是一把湿雨伞示意图，当雨伞绕着中心轴线旋转，雨滴跟随雨伞做圆周运动，逐渐增大角速度，当达到一定的角速度时，伞边缘的雨滴就会沿边缘切线方向甩出去做平抛运动，雨伞边缘距地面高度为H，设雨滴的质量为m的，雨伞投影半径为R，雨滴落地时距离中心伞柄的距离为r，不计空气阻力，重力加速度为g，求∶
（1）雨滴甩出后在空中飞行时间为多少？
（2）雨滴甩出时的初速度v为多少？
（3）雨滴甩出时雨伞的角速度为多少？
参考答案
1．D
【详解】
由于A、B两点绕同轴转动，故其角速度相同，AB错误；
根据角速度与线速度的关系，即
可知，且
故可得
vA＜vB
C错误，D正确。
故选D。
2．D
【详解】
已知神舟十二号飞船围绕地球运动的周期约为，那么每隔飞船就要经过一次晨昏线，因此，每个周期内飞船被太阳照射的时间为二分之一周期，约为，在飞船上刘伯明看到地面从黎明到黄昏的时间约为，故D正确，ABC错误。
故选D。
3．C
【详解】
AC．AB两轮用皮带传动，线速度相等，对B、C则有
又根据角速度与线速度的关系，即
所以可得
所以，可得
A错误，C正确；
BD．AB两轮用皮带传动，则有
又根据角速度与线速度的关系，即
所以可得
因为BC两轮同轴转动，所以有
所以，可得
BD错误。
故选C。
4．C
【详解】
A．汽车转弯时存在向心加速度，运动状态不断变化，所以不是处于平衡状态，故A错误；
BCD．汽车在水平面内做匀速圆周运动，重力和支持力都沿竖直方向，不可能提供向心力，所以提供向心力的一定是在水平方向的摩擦力，故BD错误，C正确。
故选C。
5．D
【详解】
匀速圆周运动物体的加速度的方向不断变化，所以是一种变速曲线运动，故D正确，ABC错误。
故选D。
6．D
【详解】
A．在匀速圆周运动中，速度的方向时刻变化，速度变化，必有加速度，不是平衡状态，故A错误；
B．在匀速圆周运动中，尽管速度的大小不变，但方向时刻变化，即速度变化，故B错误；
C．在匀速圆周运动中，速度的大小不变，故C错误；
D．在匀速圆周运动中，速度的大小不变，故D正确。
故选D。
7．C
【详解】
大小轮边缘具有相同的线速度，且有
则周期与线速度的关系为
设小轮半径为r，则大轮半径为2r，则有
故选C。
8．A
【详解】
AB．设小球在最高点的速度为v0，最低点的速度为v，轨道半径为r，在最高点有
从最高点到最低点，由动能定理有
在最低点
可解得
与半径无关，故A正确，B错误；
CD．在最高点由
可得
R越大的ω越小，故CD错误。
故选A。
9．C
【详解】
自由落体运动、竖直上抛运动和匀减速直线运动的加速度都是不变的，根据
v=at
可知，在任意相等的两段时间内，物体速度的改变量都相等；匀速圆周运动的加速度是变化的，则在任意相等的两段时间内，物体速度的改变量可能不相等。
故选C。
10．A
【详解】
根据周期的定义可知，时针的周期最大，BCD错误，A正确。
故选A。
11．C
【详解】
由题意可得
周期为
转速
综上可得C正确，ABD错误。
故选C。
12．B
【详解】
小车转一圈的时间为t，则小车角速度大小可表示为
故选B。
13．BCD
【详解】
A．匀速圆周运动中线速度方向变化，A错误；
BCD．匀速圆周运动的角速度、周期、转速都不变，BCD正确。
故选BCD。
14．AC
【详解】
AB．做匀速圆周运动物体的速度大小保持不变，方向不断改变，A正确，B错误；
C．做匀速圆周运动物体的加速度大小不变，方向始终指向圆心，C正确；
D．做匀速圆周运动的物体，所受合力始终指向圆心，大小保持不变，D错误。
故选AC。
15．AD
【详解】
A．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上时，两小球的角速度相等，将两小球分别放在A、C时，两小球运动半径相同，又因为两小球质量不等，所以此时可以探究向心力大小与质量的关系，故A正确；
B．当传动皮带套在两塔轮半径相同的轮盘上时，两小球的角速度相等，将两小球别放在B、C时，两小球运动半径不同，又因为两小球质量相等，所以此时可以探究向心力大小与半径的关系，故B错误；
CD．当传动皮带套在两塔轮半径不同的轮盘上时，两小球的角速度不等，将两小球分别放在A、C时，两小球运动半径相同，又因为两小球质量相等，所以此时可以探究向心力大小与角速度的关系，又因为半径相同时线速度与角速度成正比，则此时也可以探究向心力大小与线速度的关系，故C错误，D正确。
故选AD。
16．（1） ；（2）；（3）
【详解】
（1）当小车位于点时，有
得
（2）若小车在跑道上运动，要使沙袋落入小车，最小的抛出速度为
若当小车经过点时沙袋刚好落入，抛出时的初速度最大，有
得
所以沙袋被抛出时的初速度范围为
（3）要使沙袋能在处落入小车中，小车运动的时间应与沙袋下落时间相同
所以
解得
17．（1） ；（2）；（3）
【详解】
（1）平抛运动竖直方向有
则
，
（2）平抛运动水平方向有
且
则
（3）雨滴甩出时雨伞的角速度为
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