3.1怎样描述圆周运动
一、选择题(共14题)
1.对于做匀速圆周运动的物体,下列说法中正确的是( )
A.速度大小不变,方向变化 B.速度的大小和方向都改变
C.周期不变,转速变化 D.周期、转速和速度都不变
2.如图所示,甲、乙两人分别站在圆周上两个位置,两位置的连线为圆的一条直径。他们同时按顺时针方向沿圆周运动。甲、乙做匀速圆周运动的速度大小分别为v1、v2,经时间t后,甲第一次追上乙。则该圆的直径为( )
A. B. C. D.
3.下列说法正确的是( )
A.平抛运动的物体速度变化的方向始终是竖直向下的
B.做圆周运动的物体,其加速度一定指向圆心
C.两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动一定也是匀变速直线运动
D.物体受一恒力作用,可能做匀速圆周运动
4.质点运动过程中,它在任意时刻的速度矢量图的起点都从同一固定点画出,则这些速度矢量的末端所形成的轨迹被定义为“速矢端迹”,则以下说法中不正确的是( )
A.匀速直线运动的速矢端迹是一个点
B.匀加速直线运动的速矢端迹是射线
C.平抛的速矢端迹是抛物线
D.匀速圆周运动的速矢端迹是圆
5.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
6.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不变
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不断改变
D.物体只有在恒力作用下,才能做匀速圆周运动
7.关于描述匀速圆周运动快慢的物理量,下列说法中正确的是( )
A.角速度、周期、向心加速度 B.线速度、弧长、向心力
C.周期、位移、角速度 D.转速、频率、线速度
8.质点在某段时间内做曲线运动,则在这段时间内该质点( )
A.加速度可能是恒定的
B.物体受到的合外力一定在不断改变
C.速度的方向和大小一定都在不断改变
D.加速度与速度的方向可能相同
9.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
10.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
11.下列说法正确的是( )
A.做曲线运动的物体加速度一定改变 B.做匀速圆周运动的物体线速度不变
C.物体在变力作用下一定做曲线运动 D.物体做曲线运动则合力一定不为零
12.下列各种运动中,属于曲线运动的有( )
A.自由落体运动 B.匀速圆周运动 C.平抛运动 D.竖直上抛运动
13.做曲线运动的物体,在运动过程中,下列物理量可能不变的是( )
A.速率 B.速度 C.加速度 D.合外力
14.一位同学玩飞镖游戏,圆盘边缘上有一P点,飞镖抛出时与P等高,且距离P点为L,如图所示。当飞镖以初速度垂直盘面瞄准P点抛出的同时,圆盘以一定角速度绕盘心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.飞镖在空中飞行的时间为 B.圆盘转动周期的最大值为
C.圆盘的半径可能为 D.P点随圆盘转动的线速度可能为
二、填空题
15.钟表分针的角速度与时针的角速度之比是_________。
16.如图所示的皮带传动装置,主动轮O1上两轮的半径分别为3r和r,从动轮O2的半径为2r,A、B、C分别为轮缘上的三点,假设皮带不打滑,则A、B、C三点的角速度大小之比ωA∶ωB∶ωC =______________,A、B、C三点的线速度大小之比vA∶vB∶vC =________________。
17.如图所示为摩擦传动装置,B轮转动时带动A轮跟着转动,已知转动过程中轮缘间无打滑现象A、B两轮转动的方向_____(填相同或相反),A、B转动的角速度之比为_____.
三、综合题
18.平均速度等于零是否表示物体一定处于静止状态?
19.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?
20.手表的秒针长,分针长,秒针针尖和分针针尖运动的线速度是多大?秒针和分针转动的角速度是多大?
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.A
【详解】
A.匀速圆周运动的物体线速度大小不变,方向时刻改变,所以线速度改变,A正确;
B.匀速圆周运动的物体线速度大小不变,方向时刻改变,所以线速度改变,B错误;
C.匀速圆周运动的角速度不变,根据可知 ,匀速圆周运动的周期和转速也不变,C错误;
D.匀速圆周运动的角速度不变,根据可知,匀速圆周运动的周期和转速也不变,速度是矢量 ,大小不变方向时刻改变,D错误。
故选A。
2.C
【详解】
设该圆的直径为d,由题意,根据匀速圆周运动规律可得
解得
故选C。
3.A
【详解】
平抛运动的物体加速度是竖直向下的,则速度变化的方向始终是竖直向下的,选项A正确; 做匀速圆周运动的物体,其加速度一定指向圆心,选项B错误;两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动不一定也是匀变速直线运动,可能是曲线运动,选项C错误;做匀速圆周运动的物体的向心力是变力,则当物体受一恒力作用时,不可能做匀速圆周运动,选项D错误.
4.C
【详解】
试题分析: A、匀速直线运动的速度不变,即速度大小和方向都不变,根据“速矢端迹”的定义,作出其速矢端迹应是一个点.故A正确;B、匀加速直线运动的加速度保持不变,速度随时间均匀增大,画出其“速矢端迹”为射线.故B正确;C、平抛运动的加速度是重力加速度,加速度保持不变,速度随时间均匀增大,画出其“速矢端迹”为射线.故C错误;D、匀速圆周运动的速度保持不变,速度方向绕圆心匀速旋转,其“速矢端迹”为圆.故D正确.本题选择不正确的,故选C.
5.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。
6.C
【详解】
A项:匀速圆周运动速度大小不变,方向变化,故速度是变化的,故A错误;
B项:匀速圆周运动速度大小不变,方向变化,故B错误;
C项:匀速圆周运动的加速度等于向心加速度,始终指向圆心,大小不变,方向时刻改变,故C正确;
D项:匀速圆周运动受的合力提供向心力,指向圆心,方向时刻在变化,不是恒力,故D错误.
故选C.
7.D
【详解】
转速、频率、周期、角速度和线速度都能描述匀速圆周运动运动的快慢;向心力和向心加速度是描述速度方向改变快慢的物理量;弧长和位移不能描述运动的快慢。
故选D。
8.A
【详解】
A.物体做曲线运动,加速度可能是恒定的,例如平抛运动,故A正确;
B.物体受到的合外力与速度的方向一定不在同一直线,但合外力不一定改变,如平抛运动,故B错误;
C.速度的方向一定在不断改变,但速度的大小不一定改变,如匀速圆周运动,故C错误;
D.物体受到的合外力与速度的方向一定不在同一直线,则加速度与速度的方向一定不同,故D错误。
故选A。
9.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.
10.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。
11.D
【详解】
A.平抛运动也是曲线运动,但是它的合力为重力,加速度是重力加速度,是不变的,故A错误;
B.做匀速圆周运动的物体,速度方向时刻改变,故线速度时刻改变,故B错误;
C.若力的方向保持不变,只有大小改变,且力与运动方向在同一直线上,则物体可以做直线运动,故C错误;
D.既然是曲线运动,它的速度的方向必定是改变的,即速度一定改变,则一定具有加速度,所以合力一定不为0,故D正确。
故选D。
12.BC
【详解】
自由落体运动和竖直上抛运动是直线运动,平抛运动和匀速圆周运动是曲线运动。
故选BC。
13.ACD
【详解】
曲线运动一定改变的是速度的方向,即速度一定改变,但是加速度、合外力可以不变,例如平抛运动;速率也可以不变,例如匀速圆周运动。
故选ACD。
14.ABD
【详解】
A.飞镖在水平方向做匀速直线运动,则有
故A正确;
B.设圆盘转动的周期为T,则根据圆周运动的周期性可知
解得
当n=0时T有最大值为
故B正确;
C.飞镖击中P点时,P点恰好位于圆盘最低点处,则有
解得圆盘的半径为
故C错误;
D.P点随圆盘转动的线速度为
当时可得
故D正确。
故选ABD。
15.12:1
【详解】
分针转一周时间为
时针转一周时间为
根据角速度
可得,分针的角速度与时针的角速度之比
16. 2∶2∶1 3∶1∶1
【详解】
因为A、B共轴转动,所以A、B的角速度大小相等。又因为B、C通过皮带轮传动,所以B、C的线速度大小相等,根据
可知
所以
17. 相反 1:3
【详解】
试题分析:根据两轮转动中,接触点不存在打滑的现象,故两轮边缘的线速度大小相等方向相同;结合几何关系可知两轮转动方向相反;
根据两轮转动中,接触点不存在打滑的现象,故两轮边缘的线速度大小相等,即两轮边缘的线速度大小之比为1:1;根据v=ωr,所以ωA:ωB=1:3.
故答案为相反;1:3
18.不一定
【详解】
物体可以做圆周运动,然后回到起始点,位移为0,平均速度为0。但物体不是处于静止状态。
19.(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。
20.,,,
【详解】
秒针转动的角速度为
分针转动的角速度为
秒针针尖的线速度大小为
分针针尖的线速度大小为