6.1、圆周运动
一、选择题(共15题)
1.地球可看做一个半径为的球体.北京的纬度为40°,位于赤道的物体A和位于北京的物体B随地球自转,做匀速圆周运动,则下列说法正确的是
A.A、B两物体A物体线速度小
B.A、B两物体B物体线速度小
C.A、B两物体A物体角速度小
D.A、B两物体B物体角速度小
2.如图所示,A、B两点分别位于大、小轮的边缘上,C点位于大轮半径的中点,D点位于小轮半径的中点,大轮半径是小轮半径的2倍,它们之间靠摩擦传动,接触面上没有滑动。为了说明公式的一种变量关系,即相等,跟成反比,应该选择该装置中A、B、C、D中的哪两个点( )
A.选择A、B两点 B.选择A、C两点
C.选择B、C两点 D.选择C、D两点
3.地球在太阳系内同时进行着两种运动——绕太阳公转和绕地轴自转,且转动的方向都是自西向东。某时刻,地球正对太阳的一侧是白昼,背对太阳的一侧是黑夜。则以太阳为参考系,下列说法中正确的是( )
A.地球上各点的运动快慢是一样的
B.地球赤道上各点的运动快慢是一样的
C.地球赤道上各点正午运动得比午夜快一些
D.地球赤道上各点午夜运动得比正午快一些
4.地球绕太阳公转的速度是30km/s,我们在课间休息的10min内,实际上已在太阳系中绕太阳运动了( )
A.0 B.30km C.300km D.18000km
5.火车以的速率转过一段弯道,某乘客发现放在桌面上的指南针在10s内匀速转过了约。在此10s时间内,下列对火车的说法正确的是( )
A.运动路程为150m B.加速度为零
C.角速度约为 D.周期约为60s
6.下列关于运动的说法正确的是( )
A.物体做曲线运动,其合外力可能为恒力
B.决定平抛运动物体飞行时间的因素是初速度
C.做匀速圆周运动的物体,线速度和角速度都保持不变
D.地球上的物体随地球自转的向心加速度的大小在地球上各处都一样大
7.如图所示,在风力发电机的叶片上有A、B、C三点,其中A、C在叶片的端点,B在叶片的中点。当叶片转动时,这三点( )
A.线速度大小都相等 B.周期都相等
C.线速度方向都相同 D.向心加速度大小都相等
8.做匀速圆周运动的物体,半径为r,其线速度v和角速度ω的大小关系正确的是( )
A.v= B.v= C.ω= D.v=ωr
9.机械手表的分针与秒针从重合至第二次重合,中间经历的时间为( )
A. B. C. D.
10.关于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是( )
A.因为在相等的时间内通过的圆弧长度相等,所以线速度恒定
B.若半径为r,周期为T,则线速度为
C.若半径r一定,则线速度与角速度成反比
D.如果物体在0.1 s内转过30°角,则角速度为300rad/s
11.在听磁带录音机的录音时发觉:磁带轴上磁带卷的半径经过时间t=20分钟减少一半,设轴半径为原磁带卷半径的1/4,问此后经多长时间放完磁带 ( )
A.5分钟 B.7.5分钟 C.10分钟 D.15分钟
12.某机器内有两个围绕各自固定轴匀速转动的铝盘A、B,A盘上固定一个信号发射装置P,能持续沿半径向外发射红外线,P到圆心的距离为28 cm.B盘上固定一个带窗口的红外线信号接收装置Q,Q到圆心的距离为16 cm.P、Q转动的线速度均为4π m/s.当P、Q正对时,P发出的红外线恰好进入Q的接收窗口,如图所示,则Q每隔一定时间就能接收到红外线信号,这个时间的最小值为( )
A. B. C. D.
13.质点做匀速圆周运动时,下列说法正确的是( )
A.因为v=ωR,所以线速度v与轨道半径R成正比
B.因为ω=v/R,所以角速度ω与轨道半径R成正比
C.因为ω=2πn,所以角速度ω与转速n成正比
D.因为ω=2π/T,所以角速度ω与周期T成反比
14.如图所示,直径为d的纸制圆筒,以角速度ω绕中心轴匀速转动,把枪口垂直对准圆心同轴线,使子弹穿过圆筒,结果发现圆筒上只有一个弹孔,则子弹的速度可能是( )
A. B. C. D.
15.关于匀速圆周运动的说法,正确的是( )
A.匀速圆周运动的速度大小保持不变,所以做匀速圆周运动的物体没有加速度
B.做匀速圆周运动的物体,虽然速度大小不变,但方向时刻都在改变,所以必有加速度
C.做匀速圆周运动的物体,加速度的大小保持不变,所以是匀变速曲线运动
D.匀速圆周运动加速度的方向时刻都在改变,所以匀速圆周运动一定是变加速曲线运动
二、填空题
16.角速度
(1)定义:连接物体与圆心的半径转过的______与转过这一______所用时间的______叫作角速度,公式:ω=。
(2)意义:描述做圆周运动的物体绕圆心______的快慢。
(3)单位:弧度每秒,符号是______,在运算中角速度的单位可以写为______。
(4)匀速圆周运动是角速度______的运动。
17.A、B两质点分别做匀速圆周运动,在相同时间内,它们通过的弧长之比2:3,而转过的角度之为3:2,则它们的周期之比TA:TB=_______,半径之比RA:RB=_______.
18.如图,半径为R的圆盘上绕有一根轻绳,轻绳的另一端与放在水平桌面上物体相连,物体质量为m,绳子处于水平状态,物体与桌面的摩擦系数为开始,圆盘以角速度为常数转动,绳子上拉力为______;经过时间t,圆盘转过的圈数______.
19.北京和广州的地理纬度分别约为和.北京地面上的物体随地球自转的角速度________(选填“大于”、“等于”或“小于”)广州地面上的物体随地球自转的角速度;北京地面上的物体随地球自转的线速度________(选填“大于”、“等于”或“小于”)广州地面上的物体随地球自转的线速度.
三、综合题
20.如图所示,一绳系一可视为质点的球在光滑的桌面上做匀速圆周运动,绳长L=0.1m,当角速度为ω=20πrad/s时,绳断开,g=10m/s2,试分析绳断开后:
(1) 绳断后小球在桌面上运动的速度;
(2) 若桌子距水平地面高0.80m,小球离开桌子后空中运动的时间。
21.水平放置的圆筒绕其中心对称轴匀速转动,转动的角速度,筒壁上P处有一小圆孔,筒壁很薄,筒的半径。如图所示,圆孔正上方某高度h处有一小球由静止开始下落,已知圆孔的半径略大于小球的半径,试通过计算求小球恰好落入圆筒小孔时,释放小球的高度h(空气阻力不计,g取)。
22.地面上有一个半径为R的圆形跑道,高为h的平台边缘上的P点在地面上P′点的正上方,P′与跑道圆心O的距离为L(L>R),如图所示,跑道上停有一辆小车,现从P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).问:
(1)当小车分别位于A点和B点时(∠AOB=90°),沙袋被抛出时的初速度各为多大?
(2)要使沙袋落在跑道上,则沙袋被抛出时的初速度在什么范围内?
(3)若小车沿跑道顺时针运动,当小车恰好经过A点时,将沙袋抛出,为使沙袋能在B处落入小车中,小车的速率v应满足什么条件?
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】
地球上各点绕地轴转动,具有相同的角速度,根据,可知赤道离地轴的距离最大,即r最大,故物体A的线速度大于B的线速度,故B正确。
故选B.
2.A
【详解】
大、小轮它们之间靠摩擦传动,接触面上没有滑动,说明两轮边缘线速度大小相等,为了说明公式的一种变量关系, 相等,跟成反比,应该选择线速度大小相等的两点来说明;
A.A、B两点线速大小相等,所以可选择A、B两点,故A正确
B.A、C两点角速度相等,线速度大小不相等,所以不可选择A、C两点,故B错误;
C.B、C两点线速度大小不相等,所以不可选择B、C两点 ,故C错误;
D.C、D两点线速度大小不相等,所以不可选择C、D两点,故D错误;
故选A。
3.D
【详解】
AB.地球上各点绕太阳转动的运动半径是不同的,此时的轨道半径等于各点到太阳中心的距离,地球绕地轴自转,各点自转的角速度相同,根据
可得运动半径越大,速度越大。所以地球上各点的运动快慢是不一样的。故AB错误;
CD.地球赤道上各点,处于正午与午夜的两点,到太阳中心的距离不同,其中处于午夜的点半径大一个地球的直径,所以绕太阳公转的线速度大一些。同时这两个位置还绕地轴自转,其中处于午夜的点绕地轴自转的线速度方向与公转线速度方向相同,处于正午的点绕地轴自转的线速度方向与公转线速度方向相反。根据速度的叠加,可得地球赤道上各点午夜运动得比正午快一些。故C错误;D正确。
故选D。
4.D
【详解】
根据
代入数据,可得
D正确,ABC错误。
故选D。
5.A
【详解】
A.火车以的速率转弯,可看成做匀速圆周运动,则在10s内的路程为
A正确;
B.火车做曲线运动,速度在不断变化,因此加速度一定不为零,B错误;
C.指南针在10s内匀速转过了约10°,又
根据角速度的定义可得角速度约为
C错误;
D.根据角速度与周期的关系可得周期为
D错误。
故选A。
6.A
【详解】
A.物体做曲线运动,其合外力可能为恒力,例如平抛抛运动,选项A正确;
B.决定平抛运动物体飞行时间的因素是抛出时的高度,选项B错误;
C.做匀速圆周运动的物体,角速度保持不变,线速度的大小不变,方向不断变化,选项C错误;
D.根据可知,地球上的物体随地球自转的向心加速度的大小,在地球上各处纬度相同的位置向心加速度一样大,选项D错误;
故选A。
7.B
【详解】
首先A、B、C属于同轴转动,故他们的角速度相等,由公式可知,周期相同,由v=ωr知,A、C点半径相等,但与B点的半径不相等,故线速度的大小不相等,由于是做圆周运动,故线速度的方向位于切线方向,所以AB两点线速度方向相同,但与C点线速度方向不同,由a=ω2r知,半径r不相等,故加速度a不相等,故B正确,ACD错误。
故选B。
8.D
【详解】
线速度为
故D正确,ABC错误。
故选D。
9.C
【详解】
分针的周期为1h,秒针的周期为1min,两者的周期比为
分针与秒针从第1次重合到第2次重合有
即
又
所以
故选C。
10.B
【详解】
A、匀速圆周运动的线速度大小不变,方向时刻改变,故A错误.B、线速度等于周长与周期的比值,即,故B正确.C、根据v=rω知,半径一定,线速度与角速度成正比,故C错误.D、由角速度的定义,故D错误.故选B.
11.A
【详解】
设磁带半径是R,单层磁带厚度为d,半径为R时的长度为:;半径为时的长度为:;半径为时的长度为:;磁带录音机的走带速度v恒定,故:,解得:t2=t1=5min,故选A.
点睛:本题关键是求解出不同磁带半径对应的磁带长度,注意磁带录音机的走带速度是恒定的.
12.B
【详解】
P的周期
Q的周期
因为经历的时间必须等于它们周期的整数倍,根据数学知识,0.14和0.08的最小公倍数为0.56s,所以经历的时间最小为0.56s.
A.0.42s,与结论不相符,选项A错误;
B.0.56s,与结论相符,选项B正确;
C.0.70s ,与结论不相符,选项C错误;
D. 0.84s ,与结论不相符,选项D错误.
13.CD
【详解】
v=ωR,ω一定时,线速度v才与轨道半径R成正比,故A错误;v一定时,角速度ω才与轨道半径R成反比,故B错误;2π为常数,所以角速度ω与转速n成正比,与周期T一定成反比,故CD正确;故选CD.
点睛:本题是对公式线速度、角速度、周期、之间关系的理解,要想确定两量成正比还是反比,必须看除两个量之外的是否为数.
14.ACD
【详解】
在子弹飞行的时间内,圆筒转动的角度为(2n﹣1)π,n=1、2、3…,
则时间为
所以子弹的速度为:
n=1、2、3…
当n=1时
当n=2时
当n=3时
故选ACD。
15.BD
【详解】
匀速圆周运动速度大小不变,方向变化,故速度是变化的,一定是变速运动,一定具有加速度,故A错误,B正确;匀速圆周运动加速度大小不变,方向始终指向圆心,加速度是变化的,既不是匀变速曲线运动,而是变加速曲线运动,故C错误,D正确;故选BD.
16. 角度 角度 比值 转动 rad/s s-1 不变
【详解】
略
17.2:3,4:9
【详解】
根据角速度的定义知,在相等时间里,角速度大小之比等于转过的角度比,即:ωA:ωB=φA:φB=3:2
根据,知
根据线速度知,在相等时间里,线速度大小之比等于通过的弧长之比即:vA:vB=sA:sB=2:3
又:v=ω r,所以:,所以:
故答案为2:3,4:9
18. ;
【详解】
根据公式:得:
结合匀变速直线运动的速度公式:可得:
物体在运动的过程中水平方向受到拉力与摩擦力,则:
联立得:
经过时间t,圆盘转过的角度:
圆盘转过的圈数
19. 等于 小于
【详解】
由于北京和广州都绕地轴一起转动,北京地面上的物体随地球自转的角速度与广州地面上的物体随地球自转的角速度相同;
北京地面上的物体随地球自转的半径小于广州地面上的物体随地球自转的半径,由v=ωr知,北京地面上的物体随地球自转的线速度小于广州地面上的物体随地球自转的线速度.
20.(1)2πm/s;(2)0.4s
【详解】
(1) 绳断后小球在桌面上运动的速度
(2)小球离开桌子后空中做平抛运动,则运动的时间
21.(n=1,2,3,…)
【详解】
设小球做自由落体运动下落h高度所用时间为t,则
要使小球恰好落入圆筒小孔,则圆筒的运动应满足
(n=1,2,3,…)
联立以上两式并代入数据,解得释放小球的高度为
(n=1,2,3,…)
22.(1) (2)
(3)
【详解】
(1)沙袋从P点被抛出后做平抛运动,设它的落地时间为t,则h=gt2
解得(1)
当小车位于A点时,有xA=vAt=L-R(2)
解(1)(2)得vA=(L-R)
当小车位于B点时,有(3)
解(1)(3)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
v0min=vA=(L-R)(4)
若当小车经过C点时沙袋刚好落入,抛出时的初速度最大,有xc=v0maxt="L+R" (5)
解(1)(5)得 v0max=(L+R)
所以沙袋被抛出时的初速度范围为(L-R)≤v0≤(L+R)
(3)要使沙袋能在B处落入小车中,小车运动的时间应与沙袋下落时间相同
tAB=(n+)(n=0,1,2,3…)(6)
所以tAB=t=
解得v=(4n+1)πR(n=0,1,2,3…).
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