6.1、圆周运动
一、选择题(共16题)
1.下列各组物理量在国际单位制中单位相同,且都是矢量的是
A.平均速度和瞬时速度 B.位移和路程
C.速度和加速度 D.角速度和线速度
2.在匀加速直线运动中,我们用加速度a描述速度v的变化快慢。与之类似,在匀加速圆周运动中可以引入角加速度β来描述角速度ω的变化快慢。如图所示,M、N是水平圆盘上的两个点,它们与圆心O间的距离分别为rM和rN,且rM=rN=r。圆盘由静止开始绕过O点的竖直转轴匀加速转动,经过时间t,M点的线速度为v,,则两点的角加速度分别为( )
A., B., C., D.,
3.如图,A、B分别为两传动轮边缘上的两点,转动过程中皮带不打滑,A、B两点的( )
A.线速度大小相等 B.周期相等
C.转速相等 D.角速度相等
4.如图所示为一皮带传动装置,右轮半径为r,a点在它的边缘上,左轮半径为2r,b点在它的边缘上。若在传动过程中,皮带不打滑,则a点与b点的角速度大小之比为( )
A.1:2 B.1:4 C.2:1 D.4:1
5.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
6.某质点做匀速圆周运动,下列说法中正确的是( )
A.该质点的运动一定是变加速运动
B.它在相等的时间内通过的位移一定是相同的
C.它的线速度是不变的
D.由向心力产生的向心加速度是恒定不变的,所以说它的运动是匀变速运动
7.关于匀速圆周运动的线速度,下列说法中正确的是( )
A.大小和方向都保持不变 B.大小不变,方向时刻改变
C.大小时刻改变,方向不变 D.大小和方向都时刻改变
8.质点做匀速圆周运动时,下列说法正确的是( )
A.线速度越大,周期一定越小 B.角速度越大,周期一定越小
C.转速越小,周期一定越小 D.圆周半径越小,周期一定越小
9.一户外健身器材如图所示,当器材上轮子转动时,轮子上A、B两点的( )
A.转速 B.周期
C.线速度 D.角速度
10.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
11.甲、乙两个做匀速圆周运动的质点,它们的角速度之比为 3:1,线速度之比为2:3,那么,下列说法中正确的是( )
A.它们的半径比是 2:9
B.它们的半径比是 1:2
C.它们的周期比为 2:3
D.它们的周期比为 3:1
12.把某一机械手表的分针与时针上的端点看作是匀速圆周运动,则( )
A.分针与时针的周期之比为1:60
B.分针与时针的角速度之比为24:1
C.分针与时针的转速之比12:1
D.每天时针和分针重合24次
13.小明撑一雨伞站在水平地面上,伞面边缘点所围圆形的半径为R=1m,现将雨伞绕竖直伞杆以角速度=2rad/s匀速旋转,伞边缘上的水滴(认为沿伞边缘的切线水平飞出)落到地面,落点形成一半径为r=3m的圆形,当地重力加速度的大小为=10m/s2,不计空气阻力,根据以上数据可推知伞边缘距地面的高度为( )
A.10m B.m C.5m D.m
14.图示为一皮带传送装置,a、b分别是两轮边缘上的点,a、b、c的半径之比为3:2:1;以、、分别表示这三点线速度的大小,以、、分别表示三点的角速度大小,则以下关系正确的是
A.::=3: 3:1 B.::=1: 2:3
C. D.
15.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.匀速圆周运动的速率不变
C.任意相等时间内通过的路程相等 D.任意相等时间内通过的位移相等
16.变速自行车变换齿轮组合来改变行驶速度。如图所示是某一变速自行车齿轮转动结构示意图,图中A轮有48齿,B轮有42齿,C轮有18齿,D轮有12齿,则( )
A.该自行车可变换两种不同挡位
B.当B轮与C轮组合时,两轮的线速度之比
C.当A轮与D轮组合时,两轮的角速度之比
D.当A轮与C轮组合时,两轮上边缘点M和N的向心加速度之比
二、填空题
17.如图所示,为测试子弹的发射速度,让子弹水平射向绕水平轴旋转的纸筒,纸筒的直径为d,角速度为ω,子弹沿直径水平穿过圆纸筒,只留下一个弹孔,则子弹的速度可能为___________。
18.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 n=20 r/s。在暗室中用每秒闪光21次的频闪光源照射圆盘,观察到白点转动的方向为______(填:逆时针或者顺时针),转动的周期为______s。
19.一位同学习了圆周运动的知识后,要对变速自行车的变速原理进行研究,假设某种变速自行车有六个飞轮和三个链轮。
名称 链轮 飞轮
齿数N/个 48 38 28 15 16 18 21 24 28
(1)如图所示前、后轮直径约为660mm,链轮和飞轮的齿数如表所示,人骑该车行进速度为4m/s时,前轮的角速度为______rad/s;脚踩踏板做匀速圆周运动的角速度最小值约为________rad/s。(结果保留两位小数)
(2)把链轮半径和飞轮半径的比值k=r2/r3称为变速比,如果踏板的角速度为ω,车轮的半径为R,则变速自行车的速度为_______(用字母表示),由此可见,在脚踩踏板的角速度一定时,要提高车速,就要________。
20.如图所示,转笔深受广大中学生的喜爱.某一时刻,笔绕手指上的某一点O做匀速转动,OA∶OB=1∶2,设A、B线速度大小分别为vA和vB,角速度大小分别为ωA和ωB,则vA∶vB=________,ωA∶ωB=________。
综合题
21.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?
22.一半径为R、边缘距地高h的雨伞绕伞柄以角速度ω匀速旋转时(如图所示),雨滴沿伞边缘的切线方向飞出.则:
⑴雨滴离开伞时的速度v多大?
⑵甩出的雨滴在落地过程中发生的水平位移多大?
⑶甩出的雨滴在地面上形成一个圆,求此圆的半径r为多少
23.如图所示,半径为R的水平圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动,圆盘圆心O正上方h处沿OB方向水平抛出一小球,小球直接落在B点,求
(1)小球的初速度v0应满足的条件
(2)圆盘转动的角速度ω应满足的条件
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.A
【详解】
A.平均速度和瞬时速度均为速度,单位相同;同时二者均有方向,故为矢量,故A正确;
B.位移和路程单位相同,但路程是标量,故B错误;
C.速度和加速度的单位不同,故C错误;
D.角速度和线速度的单位不相同,故D错误。
故选A。
2.D
【详解】
M、N是水平圆盘上的两个点,所以两点角速度相同且为
类比加速度的定义式
可得角加速度的定义式
联立解得
因为M、N两点角速度相同,所以两点的角加速度也相同,故D正确,ABC错误。
故选D。
3.A
【详解】
靠摩擦传动做匀速转动的大、小两轮接触面互不打滑,知A、B两点具有相同的线速度大小,故A正确;根据v=rω,因半径的不同,则两点的角速度不相同;由转速:n=ω/2π,则转速也不相同.根据T=2π/ω可知,周期不等,故BCD错误.故选A.
4.C
【详解】
两轮是同缘转动,边缘的线速度相等,根据v=ωr可知,a点与b点的角速度大小之比为2:1。
故选C。
5.D
【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.
6.A
【详解】
AD. 匀速圆周运动加速度方向始终指向圆心,是变化的,所以是变加速运动,故A正确,D错误;
B. 做匀速圆周运动的物体,在任何相等时间内通过的位移大小相等,但是方向不同,故B错误;
C. 匀速圆周运动是速率不变的圆周运动,即线速度大小不变,速度方向时刻改变,它的线速度是变化的,故C错误.
7.B
【详解】
匀速圆周运动的速度大小不变,方向时刻改变,故B正确,ACD错误。
8.B
【详解】
A.根据
可知线速度大,周期不一定小,还跟半径有关,故A错误;
B.根据
可知角速度越大,周期越小,故B正确;
C.转速n越小,质点做圆周运动的频率f越小,由
可知周期越大,故C错误;
D.根据
可知半径小,周期不一定小,还跟线速度有关,故D错误。
故选B。
9.C
【详解】
ABD.由于同轴转动,轮上各个点的角速度相同(圆心除外),所以A、B两点的角速度相同,转速相同,周期相同,ABD错误;
C.由
线速度
C正确。
故选C。
10.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。
11.A
【详解】
AB.根据得半径
因为角速度之比为3:1,线速度之比为2:3,则半径之比为2:9,A正确B错误;
CD.根据
知角速度之比为3:1,则周期之比为1:3,CD错误;
故选A。
12.C
【详解】
AB.分针的周期为
时针的周期为
两者周期之比为
根据
可得分针的角速度是时针的12倍,故AB错误;
C.根据
可知分针与时针的转速之比,故C正确;
D.每12小时,分针追上时针11次,一天由24小时,所以每天时针和分针重合22次,故D错误。
故选C。
13.C
【详解】
水滴离开伞边缘时的速度v=Rω,此后水滴由于只受重力的作用而做平抛运动;俯视图如图所示:
由图可知,水滴平抛的水平距离:,小球平抛运动的时间:; 则由平抛运动的竖直方向的自由落体可知:.
14.AD
【详解】
a、b两点皮带传动,线速度大小相等,a、c两点同轴传动,角速度相等,根据知,
::1
所以
:::3:1
a、b的角速度之比等于半径的反比
:::3
所以
:::3:2
故AD正确,BC错误.
故选AD。
15.BC
【详解】
A.匀速圆周运动的速度方向是不断变化的,不是匀速运动,A错误;
B.匀速圆周运动的速率不变,B正确;
C.因线速度的大小不变,故任意相等时间内通过的路程相等,C正确;
D.任意相等时间内通过的位移大小相等,但是方向不相等,D错误。
故选BC。
16.CD
【详解】
A.A轮可以通过链条分别与C、D连接,自行车可有两种档位,B轮通过链条分别与C、D连接,又可有两种档位,所以该车可变换四种档位,故A错误;
B.同缘传动边缘点线速度相等,当B轮与C轮组合时,两轮的线速度大小相等,故B错误;
C.当A轮与D轮组合时,两轮边缘线速度大小相等,A轮的齿数与转动圈数的乘积等于B轮的齿数与转动圈数的乘积,则
解得
故C正确;
D.当A轮与C轮组合时,两轮边缘线速度大小相等,A轮的齿数与转动圈数的乘积等于B轮的齿数与转动圈数的乘积,则
解得
两轮上边缘点M和N的线速度大小相等,根据向心加速度的公式
可知,向心加速度之比
故D正确。
故选CD。
17.(n=0、1、2、3…)
【详解】
子弹穿过纸筒的时间内纸筒转动(n+)圈,每圈的时间为
故满足
解得
(n=0、1、2、3…)
18. 逆时针 1
【详解】
带有一白点的黑色圆盘,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
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,转动周期为T=1s。
19. 12 3.75 增大链轮和车轮半径,减小飞轮的半径。
【详解】
(1)飞轮的角速度与后轮的角速度相等,根据v=ωr得:
后轮的角速度与前轮相等为定值,即飞轮的角速度一定。由于
R链ω链=R飞ω飞
链轮的角速度与脚踏板的角速度相同,要想脚踏板的角速度最小,则飞轮的半径最小,链轮的半径最大;根据v=ωr得
(2)依据同带的瞬时速率相等,则有
R链ω链=R飞ω飞
而飞轮的角速度与后轮的角速度相等,因此车轮的速度
由此可见,在脚踩踏板的角速度一定时,要提高车速,就要增大链轮和车轮半径,减小飞轮的半径。
20. 1:2 1:1
【详解】
略
21.(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
22.(1);(2);(3)
【详解】
解:(1)雨滴离开伞边缘后沿切线方向水平抛出
雨滴飞出的速度大小为:
(2)雨滴做平抛运动在竖直方向上有:
解得运动时间为:
发生的水平位移:
(3)由几何关系知,雨滴半径为:
解以上几式得:
23.(1) (2)
【详解】
(1)小球做平抛运动,在水平方向上满足,在竖直方向上满足,故解得;
(2)要使小球落到B处,则小球在下落的这段时间内,B点刚好转了k圈则:,(k=0.1.2.3…..),
解得.
答案第1页,共2页