3.2匀速圆周运动的规律 学科素养提升练-2021-2022学年高一下学期物理沪教版（2019）必修第二册（word含答案）

3.2匀速圆周运动的规律 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．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
2．如图所示为荡秋千的示意图，关于绳上a点和b点的线速度v和角速度ω，下列关系正确的是（　　）
A． B． C． D．
3．关于运动，下列说法正确的是（　　）
A．物体做曲线运动时加速度可能为零
B．物体做曲线运动，加速度可能是恒定的
C．物体做匀变速直线运动时，速度方向不可能发生变化
D．物体做圆周运动时，相等时间内通过的弧长一定相等
4．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
5．某变速箱中有甲、乙、丙三个齿轮，如图所示，其半径分别为r1、r2、r3，若甲轮匀速转动的角速度为ω，三个轮相互不打滑，则丙轮边缘上各点的向心加速度大小为（　　）
A． B． C． D．
6．如图所示，汽车雨刮器在转动时，杆上A、B两点绕O点转动的角速度大小分别为，线速度大小分别为，则（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示，带有一白点的黑色圆盘，绕过其中心且垂直于盘面的轴沿顺时针方向匀速转动，转速。在暗室中用每秒闪光21次的频闪光源照射圆盘，则（　　）
A．观察到白点始终在同一个位置 B．观察到白点顺时针方向转动
C．观察到白点转动的周期为0.05s D．观察到白点转动的周期为1s
8．下列曲线运动的说法中正确的是：（　　）
A．速率不变的曲线运动是没有加速度的
B．曲线运动一定是变速运动
C．变速运动一定是曲线运动
D．曲线运动一定有加速度，且一定是匀加速曲线运动
9．如图所示，汽车雨刮器在转动时，杆上A、B两点绕O点转动的角速度大小为ωA、ωB，线速度大小为vA、vB，则（　　）
A．ωA=ωB，vAωB，vA=vB
C．ωA=ωB，vA>vB D．ωA<ωB，vA=vB
10．如图所示为一链条传动装置的示意图．已知主动轮是逆时针转动的，转速为n，主动轮和从动轮的齿数比为k，以下说法中正确的是（　　）
A．从动轮是顺时针转动的
B．主动轮和从动轮边缘的线速度大小之比为k
C．从动轮的转速为nk
D．从动轮的转速为
11．一辆电动玩具小车，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．
12．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
13．如图所示皮带传动装置，主动轮O1上有两个半径分别为R和r的轮，O2上的轮半径为r′，已知R=2r，r′=R，设皮带不打滑，则（　　）
A． B．：
C． D．：
14．某传动装置如图所示。右轮的半径为r，a是它边缘上的一点。左侧是一轮轴，大轮的半径为4r，小轮的半径为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。若在转动过程中链条不打滑，下列说法正确的是（　　）
A．a点与b点的线速度大小相等
B．a点与d点的角速度大小相等
C．a点与c点的线速度大小相等
D．b点与d点的周期相等
15．如图所示，风力发电机的叶片在风力推动下转动，带动发电机发电。图中M、N为转动着的同一个叶片上的两点，下列判断正确的是（　　）
A．M、N两点的角速度不等
B．M、N两点的线速度大小不等
C．M、N两点的角速度相等
D．M、N两点的线速度大小相等
二、解答题
16．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？
17．如图所示，A、B为自行车车轮辐条上的两点，当它们随轮一起转动时：
（1）A、B两点的速度方向各沿什么方向？
（2）如果B点在任意相等的时间内转过的弧长相等，B做匀速运动吗？
（3）A、B两点哪个运动得快？哪个转动得快？
参考答案
1．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。
2．C
【详解】
绳子上的点属于同轴转动，所以角速度相等，即
由
可知
故选C。
3．B
【详解】
A．物体做曲线运动时速度一定变化，则加速度不可能为零，选项A错误；
B．物体做曲线运动，加速度可能是恒定的，例如平抛运动，选项B正确；
C．物体做匀变速直线运动时，若加速度和速度反向，则速度方向可能发生变化，例如竖直上抛运动，选项C错误；
D．物体做匀速圆周运动时，相等时间内通过的弧长才一定相等，选项D错误。
故选B。
4．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。
5．A
【详解】
三个轮相互不打滑，则甲、丙边缘的线速度大小相等，根据
，
可得
故A正确。
故选A。
6．D
【详解】
AB．杆上A、B两点绕O点的转动属于同轴转动，所以角速度相等，故
选项AB错误；
CD．由于，根据
可知
选项D正确、C错误．
故选D。
7．D
【详解】
由题意黑色圆盘，可绕过其中心，垂直于盘面的轴匀速转动，每秒沿顺时针方向旋转20圈，即频率为
在暗室中用每秒闪光21次的频闪光源照射圆盘，即
则
所以观察到白点逆时针旋转，则
所以观察到白点每秒逆时针旋转1圈，即转动周期为
T=1s
故选D。
8．B
【详解】
A．速率不变的曲线运动，由于速度方向改变，是变速运动，所以也具有加速度，A错误；
B．曲线运动的速度方向时刻发生改变，所以曲线运动一定是变速运动，B正确；
C．变速运动不一定是曲线运动，如自由落体运动是匀变速直线运动，C错误；
D．由于曲线运动速度一定发生改变，所以一定具有加速度，但是加速度可以是变化的，如匀速圆周运动，就是加速度变化的曲线运动，D错误。
故选B。
9．C
【详解】
因A、B两点绕同一轴O转动，可知角速度相等，即
根据、，可得
故选C。
10．C
【详解】
AB．主动轮逆时针转动，带动从动轮也逆时针转动，用链条传动，两轮边缘线速度大小相等，A、B错误；
CD．由
r主：r从＝k
2πn·r主＝2πn从·r从
可得
n从＝nk
C正确，D错误。
故选C。
11．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。
12．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。
13．AB
【详解】
ACD．AB共轴转动，角速度相等，BC两点靠传送带传动，则线速度大小相等，根据
v=rω
可知
ωB：ωC=rC：rB=2：3
所以
ωA：ωB：ωC=2：2：3
根据
可知
根据
可知
故A正确；CD错误；
B．AB共轴转动，角速度相等，有
vA：vB=rA：rB=1：2
BC两点的线速度大小相等，则
vA：vB：vC=1：2：2
故B正确；
故选AB。
14．CD
【详解】
AC．点a和点c的线速度大小相等，b、c两点的角速度相等，根据v=rω，c的线速度大于b的线速度，则a点的线速度大于b点的线速度，故A错误，C正确；
B．点a和点c的线速度大小相等，半径不同，则角速度不同，而c、d是同轴转动，故角速度相等，a点与d点的角速度大小不相等，故B错误；
D．点b、c、d是同轴转动，故角速度相等，周期相等，故D正确；
故选CD。
15．BC
【详解】
AC．M、N为转动着的同一个叶片上的两点，M、N两点的角速度相等，A错误C正确；
BD．根据
M、N两点的转动半径不同，M、N两点的线速度大小不等，D错误B正确。
故选BC。
16．（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
17．（1）A、B两点的速度方向均沿各自圆周在该点的切线方向。
（2）B运动的方向时刻变化，故B做变速运动。
（3）B运动得快．A、B转动得同样快。
【详解】
略