3.1怎样描述圆周运动 学科素养提升练（Word版含答案）

3.1怎样描述圆周运动 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．下列说法正确的是（　　）
A．做曲线运动的物体所受的合力一定是变化的
B．两个匀变速直线运动的合运动一定是曲线运动
C．做匀速圆周运动的物体的加速度大小恒定，方向始终指向圆心
D．作用力做正功、反作用力一定做负功
2．如图为一皮带传动装置，右轮半径为r，a为它边缘上一点；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，则（　　）
A．a点和b点的线速度大小相等
B．a点和b点的角速度大小相等
C．a点和c点的线速度大小相等
D．a点和d点的周期大小相等
3．以下关于曲线运动的说法中正确的是（　　）
A．曲线运动一定是变速运动
B．曲线运动加速度一定变化
C．匀速圆周运动的线速度不变
D．匀速圆周运动的加速度不变
4．下列说法错误的是（ ）
A．平抛运动是匀变速运动
B．物体做曲线运动物体的条件是速度与合外力方向不在同一直线上
C．曲线运动一定是变速运动
D．匀速圆周运动是匀速运动
5．关于曲线运动的规律，下列说法中正确的是（　　）
A．匀速圆周运动是匀变速曲线运动 B．物体做曲线运动，其合力一定是变力
C．物体在恒力作用下不可能做曲线运动
D．做圆周运动的物体加速度不一定总指向圆心
6． 下列有关匀速圆周运动的说法正确的是（　 　）
A．做匀速圆周运动的物体受到的合外力不一定为零
B．做匀速圆周运动的物体所受的合外力方向不一定与速度方向垂直
C．做匀速圆周运动的物体的加速度一定是恒定的
D．做匀速圆周运动的物体的速度大小一定是恒定的
7．A、B两个质点均做匀速圆周运动，在相等的时间内通过的弧长之比，转过的圆心角之比。则A、B运动的（　　）
A．线速度之比 B．角速度之比
C．周期之比 D．半径之比
8．下列说法正确的是（　　）
A．物体受到变力作用时，不可能做直线运动
B．物体受到恒力作用，有可能做匀速圆周运动
C．物体所受的合力方向与速度方向不在一条直线上时，则其一定做曲线运动
D．物体所受的合力方向与速度方向在同一直线上时物体的速度方向一定不会改变
9．关于曲线运动，下列说法正确的是（　　）
A．曲线运动一定是变速运动
B．曲线运动一定不是匀变速运动
C．加速度变化的运动必定是曲线运动
D．做圆周运动的物体所受合力一定指向圆心
10．关于曲线运动，以下说法中正确的是　　
A．平抛运动是一种匀变速运动
B．物体在恒力作用下不可能做曲线运动
C．做匀速圆周运动的物体，所受合力是恒定的
D．做圆周运动的物体合力总是与速度方向垂直
11．如图所示是一个玩具陀螺，a、b和c是陀螺表面上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，下列表述正确的是（　　）
A．a、b和c三点的线速度大小相等 B．a、b和c三点的角速度大小不相等
C．a、b两点的角速度比c的大 D．a、b两点的加速度比c点的大
12．下列说法正确的是：（ ）
A．曲线运动的原因是物体所受合力的方向与加速度的方向相同．
B．平抛运动的物体在相同时间内速度的变化量相同．
C．做匀速圆周运动的物体的速度变化率保持不变．
D．向心加速度是物体所受的指向圆心的力所提供的．
13．下列说法正确的是（　　）
A．物体运动状态发生改变，物体一定受到变力作用
B．匀速圆周运动和平抛运动都是匀变速曲线运动
C．曲线运动是变速运动
D．物体做曲线运动，所受的合力可能是恒力
14．杂技演员表演“水流星”，在长为1.6m的细绳的一端，系一个总质量为kg的盛满水的小桶（小桶大小相对于细绳长度小得多），以绳的一端为圆心，在竖直面内做圆周运动，如图所示，若“水流星”通过最高点的速度为m/s，则下列说法正确的是（）（　　）
A．“水流星”通过最高点时，会有水从容器中流出
B．“水流星”通过最高点时，绳的张力为零
C．“水流星"通过和圆心等高和位置时，细绳中的拉力为零
D．“水流星”在最低点时，处于超重状态
15．如图所示，在竖直平面内，有一半径为R的半圆形圆环绕着过最低点的竖直轴以角速度ω按逆时针方向（俯视）匀速转动，一玩具枪的枪口恰好位于圆环的一端每隔一定时间水平射出不同速度大小的小钢珠，当圆环转到图中位置时，某时刻射出的第一颗钢珠恰好击中圆环内壁的D点，同时枪射出第二颗钢珠，经过一定时间，第二颗钢珠又恰好击中D点，已知D点和圆心O的连线与竖直方向的夹角为60°，不计空气阻力，则（　　）
A．第一、二颗钢珠离开枪口的速度之比为
B．第一、二颗钢珠离开枪口的速度之比为
C．小钢珠能够垂直击中D点
D．圆环的最小角速度为
二、解答题
16．请根据加速度的特点，对以下七种运动进行分类，并画出分类的树状结构图：匀速直线运动；匀变速直线运动；自由落体运动；抛体运动；平抛运动；匀速圆周运动；变速圆周运动。
17．观察自行车的主要传动部件，了解自行车是怎样用链条传动来驱动后轮前进的。如图所示，其中b图是链条传动的示意图，两个齿轮俗称“牙盘”，试分析并讨论：
（1）同一齿轮上各点的线速度大小、角速度是否相同？
（2）两个齿轮相比较，其边缘的线速度是否相同？角速度是否相同？转速是否相同？
（3）两个齿轮的转速与齿轮的直径有什么关系？你能推导出两齿轮的转速、与两齿轮的直径、的关系吗？
参考答案
1．C
【详解】
A．做曲线运动的物体所受的合力可能是不变的，如平抛运动。A错误；
B．两个匀变速直线运动的合运动不一定是曲线运动，如两个匀变速直线运动的初速度均为零，则合运动是直线运动。B错误；
C．做匀速圆周运动的物体的加速度大小恒定，方向始终指向圆心。C正确；
D．作用力做正功、反作用力也可能做正功，如相互吸引的两物体靠近时，作用力和反作用力都做正功，D错误。
故选C。
2．C
【详解】
A．由于a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，则，b、 c两点为共轴的轮子上两点，，由于 ，根据 ，则 ， A错误；
B．b、c两点为共轴的轮子上两点，，a、 c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，根据，则 ，所以，B错误 ；
C．由于a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，则，C正确；
D．a、c两点是传送带传动的两轮子边缘上两点，，根据 ，则，c、d 两点为共轴的轮子上两点，则 ，所以，D错误。
故选C。
3．A
【详解】
A．曲线运动的速度沿轨迹的切线方向，时刻变化，一定是变速运动，选项A正确；
B．曲线运动的合力有可能是恒定的，如平抛运动，为匀变速曲线运动，选项B错误；
C．匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻改变，选项C错误；
D．匀速圆周运动的加速度指向圆心，方向时刻变化，选项D错误。
故选A。
4．D
【详解】
A．平抛运动的加速度恒为重力及速度，所以是匀变速运动，故A正确；
B．物体做曲线运动物体的条件是速度与合外力方向不在同一直线上，故B正确；
C．曲线运动的方向时刻在变，所以一定是变速运动，故C正确；
D．匀速圆周运动存在向心加速度，属于变加速曲线运动，不是匀速运动，故D错误。
故选D。
5．D
【详解】
A．匀速圆周运动的加速度方向时刻变化，所以不是匀变速曲线运动，A错误；
BC．物体做曲线运动，其合力不一定是变力，如平抛运动，其合力是恒力，BC错误；
D．做匀速圆周运动的物体加速度一定总指向圆心，如果速率变化的圆周运动，其加速度不一定总指向圆心，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
做匀速圆周运动的物体，由于需要合外力提供向心力，则受到的合外力一定不为零，且大小不变，方向时刻指向圆心，D正确．
7．C
【详解】
A．根据
则
A错误；
B．根据
则
B错误；
C．根据
则
D．根据
则
D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．做直线运动的条件是合力为零或合力方向与速度方向在同一直线上，可知物体做直线运动不取决于是恒力还是变力，物体受变力可做直线运动，A错误；
B．物体做恒力作用时，恒力不能提供始终指向圆心的力，故物体不可能做圆周运动，B错误；
C．物体做曲线运动的条件是物体所受合力方向与速度方向不在同一条直线上时，一定做曲线运动，C正确；
D．物体沿着斜面向上运动到最高点在返回的过程中，物体所受的合力方向与速度方向始终在同一直线上，但是物体的速度方向发生了变化，D错误。
故选C。
9．A
【详解】
A．因为做曲线运动的物体，合力与速度不在一条直线上，所以做曲线运动的物体速度方向必定变化，所以曲线运动一定是变速运动，故A正确；
B．曲线运动可能是匀变速运动，如平抛运动，故B错误；
C．若合力与速度在同一条直线上，合力的大小变化，加速度大小也变化，但物体做直线运动，所以加速度变化的运动不一定是曲线运动，故C错误；
D．做匀速圆周运动的物体所受合力一定指向圆心；做非匀速圆周运动的物体所受合力不指向圆心，故D错误；
故选A
10．A
【详解】
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，合外力大小和方向不一定变化，由此可以分析得出结论；
A．平抛运动只受到重力的作用，是一种加速度不变的曲线运动，即匀变速曲线运动，故A正确；
B．物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上，物体在恒力作用下，可以做曲线运动，比如平抛运动，所以B错误．
C．匀速圆周运动的向心力的方向始终是指向圆心的，方向是不断变化的，所以匀速圆周运动一定是受到变力的作用，所以C错误．
D．物体做匀速圆周运动的物体合力才总是与速度方向垂直，所以D错误。
故选A。
【点评】
本题关键是对质点做曲线运动的条件的考查，匀速圆周运动，平抛运动等都是曲线运动，对于它们的特点要掌握住。
11．D
【详解】
a、b和c三点在陀螺上属于同轴转动，所以a、b和c三点的角速度相同，由可知，，所以，由可知，所以，故选D。
12．B
【详解】
A、物体做曲线运动的条件是加速度与速度不共线，但是根据牛顿第二定律受合力方向与加速度方向一定是相同的，故A错误；
B、平抛运动的加速度不变，根据公式可知：在相等时间内速度变化量相同，故B正确；
C、做匀速圆周运动的物体的速度变化率即加速度的大小保持不变，但是方向时刻的变化，即加速度为变化的，故选项C错误；
D、向心加速度是物体所受的指向圆心的合力所提供的，这个合力可以是某个力来充当，也可以是某些力的合力来充当，也可以是某个力的分力来充当，故选项D错误．
13．CD
【详解】
A．物体运动状态发生改变，即速度发生变化，物体一定受到力作用，但该力不一定是变力，如自由落体运动只受到不变的重力的作用，但是速度逐渐增大，A错误；
B．平抛运动只受重力，加速度恒定为，是匀变速曲线运动，但匀速圆周运动的加速度的方向始终指向圆心，是变加速曲线运动，B错误；
C．物体做曲线运动时，速度的方向不断变化，所以曲线运动是变速运动，C正确；
D．物体做曲线运动的条件是合力的方向与速度方向不在同一条直线上，但合外力不一定变化，如平抛运动，加速度不变，D正确。
故选CD。
14．BD
【详解】
AB．当水桶底压力位零时有
解得
则知，水不从水桶流出，此时绳子的张力为零，故A错误，B正确；
C．“水流星"通过和圆心等高和位置时，小桶做圆周运动，绳子的拉力指向圆心，水对水桶的作用力背离圆心，二者的合力提供向心力，则细绳中的拉力不为零，故C错误；
D．“水流星”在最低点时，加速度方向竖直向上，处于超重状态，故D正确；
故选BD。
15．AD
【详解】
AB．小钢珠做平抛运动，对第一颗钢珠，竖直方向有
水平方向
当圆环至少转过半圆时，第二颗钢珠又击中D点，有
解得
t1=t2
故A正确，B错误；
C．假设小钢珠能垂直击中D点，即D点的速度方向沿半径OD，根据平抛运动的规律可知“速度的反向延长线必过水平位移的中点”，可知假设错误，故C错误；
D．当圆环转过半圈，被第二颗钢珠击中时，圆环的角速度最小，有
解得
故D正确；
故选AD。
【点睛】
此题是匀速圆周运动和平抛运动的结合题，关键是知道平抛运动在水平方向做匀速运动，竖直方向是自由落体运动；知道平抛运动的结论：任意时刻的速度的反向延长线必过水平位移的中点；知道两运动的时间关系。
16．见解析
【详解】
匀速直线运动的加速度为零；匀变速直线运动、自由落体运动、抛体运动、平抛运动加速度保持不变，都属于匀变速运动；匀速圆周运动与变速圆周运动的加速度不断变化，属于变加速运动。
树状结构图如图所示
17．（1）角速度相同，线速度不同；（2）边缘的线速度相同，角速度和转速不相同；（3）转速与齿轮的直径成反比，推导见解析
【详解】
（1）同一齿轮上各点绕同一轴转动，因而各点的角速度相同；但同一齿轮上各点，因到转轴的距离不相同，由
知，其线速度不同。
（2）自行车前进时，链条不会脱离齿轮打滑，因而两个齿轮边缘的线速度相同，由
知，角速度与半径成反比。角速度和转速存在关系
两齿轮角速度不同，转速当然也不同。
（3）两齿轮边缘线速度相同，根据线速度和角速度的关系
以及角速度与转速之间的关系式
故有
所以，转速与直径成反比。