人教版(2019)必修第二册《6.1 圆周运动》2022年同步练习卷(1)
一 、单选题(本大题共13小题,共78分)
1.(6分)如图所示是一个玩具陀螺,、、是陀螺表面上的三点.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. 、、三点的线速度大小相等 B. 、两点的加速度比点的大
C. 、两点的角速度比点的大 D. 、两点的线速度始终相同
2.(6分)自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径之比为::,在用力蹬脚踏板前进的过程中,关于、轮缘的角速度、线速度和向心加速度的说法正确的是
A. :: B. ::
C. :: D. ::
3.(6分)下列描述的物体运动中,不可能存在的是( )
A. 物体的加速度很小,速度却很大
B. 物体做直线运动,加速度方向为正,速度变化方向为负
C. 物体具有向东的加速度,而速度的方向却向西
D. 物体的速度变化量比较大,而加速度却比较小
4.(6分)如图所示,汽车雨刮器在转动时,杆上、两点绕点转动的角速度大小为、,线速度大小为、,则
A. , B. ,
C. , D. ,
5.(6分)下列说法中正确的是
A. 物体在恒力作用下不可能做曲线运动
B. 加速度变化的运动一定是曲线运动
C. 物体在恒力和变力作用下,都可能做曲线运动
D. 做圆周运动的物体受合外力一定指向圆心
6.(6分)如图所示,两个用相同材料制成的靠摩擦传动的轮和水平放置,两轮半径当主动轮匀速转动时,在轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在轮边缘上。若将小木块放在轮上,欲使木块相对轮也静止,则木块距轮转轴的最大距离为
A. B. C. D.
7.(6分)两颗人造卫星、绕地球做圆周运动,周期之比为::,则轨道半径之比和运动速率之比分别为
A. :: :: B. :: ::
C. :: :: D. :: ::
8.(6分)如图所示为一皮带传动装置,右轮半径为,点在它的边缘上。左轮半径为,点在它的边缘上。若在传动过程中,皮带不打滑,则点与点的向心加速度大小之比为
A. : B. : C. : D. :
9.(6分)对于做匀速圆周运动的物体,以下说法正确的是
A. 速度和加速度均不变 B. 速度不变,加速度为零
C. 速度和加速度均改变 D. 速度改变,加速度不变
10.(6分)做匀速圆周运动的物体,发生变化的物理量是
A. 速度 B. 动能 C. 角速度 D. 周期
11.(6分)关于地球的运动,正确的说法有
A. 公转周期等于小时
B. 对于自转,地表各点的角速度随纬度增大而减小
C. 对于自转,地表各点的线速度随纬度增大而减小
D. 对于自转,地表各点的向心加速度随纬度增大而增大
12.(6分)下列关于曲线运动的说法正确的是
A. 曲线运动过程中加速度方向一定改变
B. 曲线运动过程中速度大小一定改变
C. 曲线运动物体的加速度方向和速度方向不在同一直线上
D. 曲线运动的物体加速度可以为零
13.(6分)如图所示,先将纽扣绕几圈,使穿过纽扣的两股细绳拧在一起,然后用力反复拉绳的两端,纽扣正转和反转会交替出现.当纽扣绕其中心的转速为时,纽扣上距离中心处的点的线速度大小为
A. B. C. D.
二 、多选题(本大题共1小题,共6分)
14.(6分)关于位移、路程、速度、速率、加速度之间的关系,下列说法正确的是
A. 只要物体做直线运动,位移大小与路程一样
B. 只有在物体做直线运动时,其速度大小才等于速率
C. 只要物体的加速度不为零,它的速度总是越来越大或越来越小
D. 速率即瞬时速度的大小
三 、计算题(本大题共5小题,共56分)
15.(12分)如图所示,一物体在竖直面内绕点做逆时针匀速圆周运动,已知半径米,角速度为弧度每秒。某时刻在点正上方点处有物体开始做自由落体运动,当落到点时、两物体速度相等注空中不曾相碰,。则此刻
物体的瞬时速度大小多少?
物体此刻到点的竖直距离多少米?
物体继续下落米的时间内物体能转多少圈?按估算
16.(20分)在沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108km/h。若汽车在这种路面上行驶时,轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6.(取g=10m/) 求:
16-1.如果汽车在这种高速路上水平转弯,假设弯道的路面是水平的且拐弯时不产生横向滑动,则其弯道的最小半径应是多少?
16-2.此高速路上有一圆弧形的拱形立交桥,要使汽车能够不离开地面安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱桥的半径应满足什么条件?
17.(12分)如图所示,、两个齿轮的齿数分别是、,各自固定在过、的轴上,其中过的轴与电动机相连接,此轴每分钟转速为求:
齿轮的转速;
、两齿轮的半径之比;
在时间内,、两齿轮转过的角度之比.
18.(12分)如图所示,一根不可伸长的轻绳长,一端固定在点,另一端系一质量的小球。将轻绳伸直拉至水平,小球由位置静止释放,小球运动到最低点时轻绳刚好被拉断。点下方有一倾角的固定斜面,小球恰好垂直打在斜面上,取,求:
轻绳刚要拉断时绳的拉力大小;
小球从点运动到斜面的时间。
答案和解析
1.【答案】B;
【解析】当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时,陀螺上各点的角速度相等,根据,比较线速度、向心加速度大小。
此题主要考查了同轴转动。解决本题的关键:知道陀螺上各点的角速度大小相等以及知道线速度、角速度、向心加速度与半径的关系。
A.、、三点的角速度相等,但、的半径不等,根据知线速度的大小不等,故错误;
B.、、三点的角速度相等,半径不相等,根据知,、两点的向心加速度相等均大于点的向心加速度,故正确;C.、、三点随陀螺一起转动,属于同轴转动,则三点的角速度相等,故错误;
D. 、两 点的角速度相等,半径相等,根据知,两点的线速度大小相等,但方向不同,所以线速度不同,故错误。
故选:。
2.【答案】B;
【解析】解:因为、的线速度大小相等,根据,、的半径之比为:,所以、的角速度之比为:,、的角速度大小相等,
所以::,因为,::,根据知::,所以::,根据可知:::,故错误,正确;
故选:。
根据链条传动知、的线速度大小相等,、同轴转动角速度相等,根据判断角速度线速度关系,根据求得向心加速度关系;
本题在皮带轮中考察线速度、角速度、半径等之间的关系,解决这类问题的关键是弄清哪些地方线速度相等,哪些位置角速度相等。
3.【答案】B;
【解析】略
4.【答案】C;
【解析】解:、两点在雨刮器上绕点转动,属于共轴转动,两点的角速度、周期、转速都相同,根据,可知,半径大的点的线速度大,故,。
故正确,错误。
故选:。
共轴转动角速度、周期、转速都相同,线速度与半径成正比。
此题主要考查圆周运动的共轴转动模型,由于角速度相同,得线速度与半径成正比。
5.【答案】C;
【解析】
解:、物体在恒力作用下可能做曲线运动,如平抛运动,故错误;
、加速度变化的运动可以是变加速直线运动,故错误;
、物体在恒力和变力作用下,都可能做曲线运动,故正确;
、做匀速圆周运动的物体受合外力一定指向圆心,故错误.
故选:。
物体做曲线运动的条件是合力与速度不在同一条直线上,速度的方向与该点曲线的切线方向相同.合外力可以变化,也可以不变
本题主要是考查学生对物体做曲线运动的条件的理解,是一道比较好的题目.
6.【答案】C;
【解析】解:和用相同材料制成的靠摩擦传动,边缘线速度相同,则
而。
所以
对于在边缘的木块,最大静摩擦力恰为向心力,即
当在轮上恰要滑动时,设此时半径为
则
解得
故选:。
和用相同材料制成的靠摩擦传动,边缘线速度相同,根据线速度角速度关系可得出角速度的关系,对于在边缘的木块,最大静摩擦力恰为向心力,若将小木块放在轮上,欲使木块相对轮也静止,也是最大静摩擦力提供向心力,根据向心力公式即可求解。
本题要抓住恰好静止这个隐含条件,即最大静摩擦力提供向心力,难度适中。
7.【答案】C;
【解析】解:人造卫星绕地球做匀速圆周运动,根据万有引力提供向心力,设卫星的质量为、轨道半径为、地球质量为,有
因而
解得
①
②
③
④
由②式可得卫星的运动周期与轨道半径的立方的平方根成正比,由::可得轨道半径::,然后再由①式得线速度::.
故选:.
根据人造卫星的万有引力等于向心力,列式求出线速度、角速度、周期和向心力的表达式进行讨论即可.
本题关键抓住万有引力提供向心力,列式求解出线速度、角速度、周期和向心力的表达式,再进行讨论.
8.【答案】B;
【解析】解:由传送带传动的两轮子边缘上的点线速度相等,所以,由公式得,,则::,
故选:。
由传送带传动的两轮子边缘上的点线速度相等,再由公式,得出向心加速度之比。
传送带在传动过程中不打滑,则传送带传动的两轮子边缘上各点的线速度大小相等,共轴的轮子上各点的角速度相等。
9.【答案】C;
【解析】解:匀速圆周运动的线速度和加速度的大小不变,方向时刻改变。所以速度和加速度均改变。
故选:。
匀速圆周运动的线速度的大小不变,方向时刻改变.加速度大小不变,方向时刻改变.
解决本题的关键知道匀速圆周运动的线速度的大小不变,方向时刻改变.
10.【答案】A;
【解析】解:、匀速圆周运动速度大小不变,方向改变。故A正确。
、匀速圆周运动速度大小不变,所以动能也不变。故B错误。
、匀速圆周运动的角速度是大小与方向均不变。故C错误。
、匀速圆周运动的角速度是大小与方向均不变,根据,则周期也不变,故D错误。
故选:。
根据矢量与标量的特点,来判断物理量是不是变化,进而作出选择.
矢量是既有大小,又有方向的物理量,当大小和方向两者之一发生变化时,矢量就变化.
11.【答案】C;
【解析】
地球公转周期为年;地球表面各点随地球自转的角速度相同,周期相同,均为小时,各点的半径不同,根据速度公式和向心加速度的公式即可分析得出。本题关键要抓住共轴转动物体的相同量:角速度和周期,要注意地球表面各点绕地轴做圆周运动的半径与地球半径是不同的,注意公转周期与自转周期的区别。
A.地球公转周期为年,故错误;
地球表面各点随地球自转的角速度相同,随纬度增大,地球表面上的点随地球做圆周运动的半径减小,由公式可知,线速度减小,故错误,正确;
D.根据向心加速度的公式,向心加速度与圆周运动的半径成正比,所以向心加速度随纬度增大而减小,故错误。
故选。
12.【答案】C;
【解析】解:、物体做曲线运动的条件是合力方向与速度方向不在同一条直线上,即物体做曲线运动时加速度方向与速度方向不在同一条直线上,但加速度方向不一定改变,例如平抛运动,故错误,正确;
、曲线运动过程中速度大小不一定改变,例如匀速圆周运动,故错误;
、曲线运动的物体速度一定变化,则加速度一定不为零,故错误。
故选:。
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;根据物体做曲线运动的特点,速度一定在变化但大小不一定变,速度和加速度是否也变化不能决定物体是否做曲线运动.
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.
13.【答案】D;
【解析】解:根据匀速圆周运动的规律,,纽扣上距离中心处的点的线速度速度大小,所以,故错误,正确。
故选:。
根据纽扣的转速,结合、、计算纽扣的线速度速度大小。
解决本题的关键知道转速和角速度的关系,通过时转速求出角速度,然后根据线速度和角速度公式求解线速度,基础题。
14.【答案】CD;
【解析】解:、当物体做单向直线运动时,位移的大小与路程相等;做往复直线运动时,位移的大小小于路程.故A错误.
B、速度的大小不表示速率,因为速度是物体在一段时间内的位移与所用时间的比值,而速率等于路程与时间的比值,故B错误
C、只要有加速度,速度就变化,所以只要物体的加速度不为零,它的速度总是在发生变化的,故C正确.
D、对于任何运动,瞬时速度的大小都等于瞬时速率,故D正确.
故选:.
路程表示物体运动轨迹的长度,位移的大小等于初末位置的距离,方向由初位置指向末位置.
瞬时速度表示某一时刻或某一位置的速度,瞬时速度的大小表示瞬时速率.
速度表示位移与时间的比值,速率表示路程与时间的比值.
掌握位移和路程的区别,以及知道它们的联系,当物体做单向直线运动时,路程和位移的大小相等.
理解速度和速率的概念,知道速度的大小不表示速率.
15.【答案】解:(1)物体A做匀速圆周运动的角速度为ω=10rad/s,线速度大小为v=ωR=10×20m/s=200m/s
当B落到O点时A、B两物体速度相等,故==200m/s
(2)物体B下降的高度h=,故物体A此刻到P点的竖直距离为2000m
(3)物体B继续下落60米所需时间为t,则
在时间t内物体A转过的角度为θ=ωt
故转过的圈数n=
联立解得:n=0.45
答:(1)物体B的瞬时速度大小为200m/s;
(2)物体A此刻到P点的竖直距离为2000m;
(3)物体B继续下落60米的时间内物体A能转0.45圈.;
【解析】
物体做匀速圆周运动,根据求得的线速度,即可求得物体到达点时的速度;
根据速度位移公式求得物体下降的高度;
根据位移时间公式求得物体下落的时间,根据求得转动的圈数。
本题关键是明确两个物体的运动性质,然后根据运动学公式列式求解。
16.【答案】150m;R≥90m;
【解析】(1)汽车在水平路面上拐弯,可视为汽车做匀速圆周运动,其向心力是车与路面间的静摩擦力,
m/r≤0.6mg
由速度v=30m/s,得弯道半径r≥150m;
故弯道的最小半径是150m
(2)汽车过拱桥,可视为在竖直平面内做匀速圆周运动,到达最高点时,
m/R=mg-FN
为了保证安全,车对路面的压力FN必须大于等于零.
m/R≤mg,
则R≥90m.
17.【答案】解:(1)齿轮的转速与齿数成反比,所以B齿轮的转速:
=.
(2)齿轮A边缘的线速度:=ω1=2π
齿轮B边缘的线速度:=ω2=2π
因两齿轮边缘上点的线速度大小相等,即:=
所以:2π=2π,
即两齿轮半径之比:
:=:=:.
(3)在时间t内A、B转过的角度分别为:φA=ω1t=2πt,φB=ω2t=2πt
转过的角度之比:
φA:φB=:=:.
答:(1)B齿轮的转速为;
(2)A、B两齿轮的半径之比为:;
(3)在时间t内,A、B两齿轮转过的角度之比为:.;
【解析】
同缘传动边缘点线速度相等,圆周长之比等于齿轮的齿数之比,根据,圆周长之比又等于半径之比;根据判断角速度之比.
本题关键是明确同源传动边缘点线速度相等,然后结合公式、角速度定义式、线速度定义式分析,不难.
18.【答案】解:小球下摆到最低点过程,由机械能守恒定律得:
解得:,
在最低点,由牛顿第二定律得:
解得:;
绳子断裂后小球做平抛运动,到达斜面时,
竖直分速度:,
在竖直方向:
解得:;
答:轻绳刚要拉断时绳的拉力大小为;
小球从点运动到斜面的时间为;
【解析】
小球下摆过程机械能守恒,应用机械能守恒定律求出小球到达最低点时的速度,然后应用牛顿第二定律求出绳子的拉力;
绳子断裂后小球做平抛运动,根据题意求出小球到达斜面时的竖直分速度,然后求出小球的运动时间。
此题主要考查了机械能守恒定律与平抛运动规律的应用,分析清楚小球的运动过程是解题的前提与关键,应用机械能守恒定律、牛顿第二定律与平抛运动规律可以解题。