高中物理人教版必修2练习：第五章 第5讲 圆周运动 word版含解析

高中物理人教版必修2练习：第五章 第5讲 圆周运动 word版含解析

第 5 讲 圆周运动 [时间：60 分钟] 题组一 对匀速圆周运动的理解 1．做匀速圆周运动的物体，下列不变的物理量是( ) A．速度 B．速率 C．角速度 D．周期 2．质点做匀速圆周运动，则( ) A．在任何相等的时间里，质点的位移都相等 B．在任何相等的时间里，质点通过的路程都相等 C．在任何相等的时间里，质点运动的平均速度都相同 D．在任何相等的时间里，连接质点和圆心的半径转过的角度都相等 题组二 圆周运动各物理量间的关系 3．一般的转动机械上都标有“转速××× r/min”，该数值是转动机械正常工作时的转速，不 同的转动机械上标有的转速一般是不同的．下列有关转速的说法正确的是( ) A．转速越大，说明该转动机械正常工作时转动的线速度一定越大 B．转速越大，说明该转动机械正常工作时转动的角速度一定越大 C．转速越大，说明该转动机械正常工作时转动的周期一定越大 D．转速越大，说明该转动机械正常工作时转动的周期一定越小 4．一个电子钟的秒针角速度为( ) A．π rad/s B．2π rad/s C. π 30 rad/s D. π 60 rad/s 5．假设“神舟”十号实施变轨后做匀速圆周运动，共运行了 n 周，起始时刻为 t1，结束时刻 为 t2，运行速率为 v，半径为 r.则计算其运行周期可用( ) A．T＝t2－t1 n B．T＝t1－t2 n C．T＝2πr v D．T＝2πv r 6.如图 1 所示，静止在地球上的物体都要随地球一起转动，a 是位于赤道上的一点，b 是位于 北纬 30°的一点，则下列说法正确的是( ) 图 1 A．a、b 两点的运动周期都相同 B．它们的角速度是不同的 C．a、b 两点的线速度大小相同 D．a、b 两点线速度大小之比为 2∶ 3 7．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．它们的半径之比为 2∶9 B．它们的半径之比为 1∶2 C．它们的周期之比为 2∶3 D．它们的周期之比为 1∶3 题组三 传动问题 8.如图 2 所示为常见的自行车传动示意图．A 轮与脚蹬相连，B 轮与车轴相连，C 为车轮．当 人蹬车匀速运动时，以下说法中正确的是( ) 图 2 A．A 轮与 B 轮的角速度相同 B．A 轮边缘与 B 轮边缘的线速度相同 C．B 轮边缘与 C 轮边缘的线速度相同 D．B 轮与 C 轮的角速度相同 9.如图 3 所示是一个玩具陀螺．a、b 和 c 是陀螺上的三个点．当陀螺绕垂直于地面的轴线以角 速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是( ) 图 3 A．a、b 和 c 三点的线速度大小相等 B．a、b 和 c 三点的角速度相等 C．a、b 的角速度比 c 的大 D．c 的线速度比 a、b 的大 10.无级变速是指在变速范围内任意连续地变换速度，其性能优于传统的挡位变速器，很多高 档汽车都应用了“无级变速”．图 4 所示为一种“滚轮—平盘无级变速器”的示意图，它由 固定在主动轴上的平盘和可随从动轴移动的圆柱形滚轮组成．由于摩擦的作用，当平盘转动 时，滚轮就会跟随转动，如果认为滚轮不会打滑，那么主动轴的转速 n1、从动轴的转速 n2、 滚轮半径 r 以及滚轮中心距离主动轴轴线的距离 x 之间的关系是( ) 图 4 A．n2＝n1 x r B．n1＝n2 x r C．n2＝n1 x2 r2 D．n2＝n1 x r 题组四 综合应用 11．如图 5 所示的传动装置中，B、C 两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B 两轮用皮带传动， 三个轮的半径关系是 rA＝rC＝2rB.若皮带不打滑，求 A、B、C 三轮边缘上 a、b、c 三点的角速 度之比和线速度之比． 图 5 12．做匀速圆周运动的物体，10 s 内沿半径为 20 m 的圆周运动 100 m，试求物体做匀速圆周 运动时： (1)线速度的大小； (2)角速度的大小； (3)周期的大小． 13．如图 6 所示，小球 A 在光滑的半径为 R 的圆形槽内做匀速圆周运动，当它运动到图中 a 点时，在圆形槽中心 O 点正上方 h 处，有一小球 B 沿 Oa 方向以某一初速度水平抛出，结果 恰好在 a 点与 A 球相碰，求： 图 6 (1)B 球抛出时的水平初速度； (2)A 球运动的线速度最小值． 答案精析 第 5 讲 圆周运动 1．BCD [物体做匀速圆周运动时，速度的大小虽然不变，但它的方向在不断变化，选项 B、 C、D 正确．] 2．BD [如图所示，经T 4 ，质点由 A 到 B，再经T 4 ，质点由 B 到 C，由于 线速度大小不变，根据线速度的定义，Δs＝v·T 4 ，所以相等时间内通过的 路程相等，B 对；但位移 xAB、xBC 大小相等，方向并不相同，平均速度不 同，A、C 错；由角速度的定义ω＝Δθ Δt 知Δt 相同，Δθ＝ωΔt 相同，D 对．] 3．BD [转速 n 越大，角速度ω＝2πn 一定越大，周期 T＝2π ω ＝1 n 一定越小，由 v＝ωr 知只有 r 一定时，ω越大，v 才越大，B、D 对．] 4．C 5．AC [由题意可知飞船匀速圆周运动 n 周所需时间Δt＝t2－t1，故其周期 T＝Δt n ＝t2－t1 n ，故 选项 A 正确；由周期公式有 T＝2πr v ，故选项 C 正确．] 6．AD [如题图所示，地球绕自转轴转动时，地球上各点的周期及角速度都是相同的．地球 表面物体做圆周运动的平面是物体所在纬度线平面，其圆心分布在整条自转轴上，不同纬度 处物体做圆周运动的半径是不同的，b 点半径 rb＝ra 3 2 ，由 v＝ωr，可得 va∶vb＝2∶ 3.] 7．AD [由 v＝ωr，得 r＝v ω ，r 甲 r 乙 ＝v 甲ω乙 v 乙ω甲 ＝2 9 ，A 对，B 错；由 T＝2π ω ，得 T 甲∶T 乙＝2π ω甲 ∶2π ω乙 ＝1 3 ，C 错，D 对．] 8．BD [A、B 两轮以链条相连，其边缘线速度相同，B、C 同轴转动，其角速度相同．] 9．B [a、b 和 c 均是同一陀螺上的点，它们做圆周运动的角速度都是陀螺旋转的角速度ω， B 对，C 错；三点的运动半径关系 ra＝rb>rc，据 v＝ωr 可知，三点的线速度关系 va＝vb>vc，A、 D 错．] 10．A [由滚轮不会打滑可知，主动轴上的平盘与可随从动轴转动的圆柱形滚轮在接触点处 的线速度相同，即 v1＝v2，由此可得 x·2πn1＝r·2πn2，所以 n2＝n1 x r ，选项 A 正确．] 11．1∶2∶2 1∶1∶2 解析 a、b 两点比较：va＝vb 由 v＝ωr 得：ωa∶ωb＝rB∶rA＝1∶2 b、c 两点比较ωb＝ωc 由 v＝ωr 得：vb∶vc＝rB∶rC＝1∶2 所以ωa∶ωb∶ωc＝1∶2∶2 va∶vb∶vc＝1∶1∶2 12．(1)10 m/s (2)0.5 rad/s (3)4π s 解析 本题考查了对圆周运动的各物理量的理解． (1)依据线速度的定义式 v＝Δs Δt 可得 v＝Δs Δt ＝100 10 m/s＝10 m/s. (2)依据 v＝ωr 可得ω＝v r ＝10 20 rad/s＝0.5 rad/s. (3)T＝2π ω ＝2π 0.5 s＝4π s 13．(1)R g 2h (2)2πR g 2h 解析 (1)小球 B 做平抛运动，其在水平方向上做匀速直线运动，则 R＝v0t① 在竖直方向上做自由落体运动，则 h＝1 2gt2② 由①②得 v0＝R t ＝R g 2h. (2)设相碰时，A 球转了 n 圈，则 A 球的线速度 vA＝2πR T ＝2πR t/n ＝2πRn g 2h 当 n＝1 时，其线速度有最小值，即 vmin＝2πR g 2h.