2019年高中物理 課下能力提升四 第五章 第4節(jié) 圓周運(yùn)動(dòng)（含解析）新人教版必修2

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1、圓周運(yùn)動(dòng) [基礎(chǔ)練] 一、選擇題 1．(2016·洛陽(yáng)高一檢測(cè))在一棵大樹(shù)將要被伐倒的時(shí)候，有經(jīng)驗(yàn)的伐木工人就會(huì)雙眼緊盯著樹(shù)梢，根據(jù)樹(shù)梢的運(yùn)動(dòng)情況就能判斷大樹(shù)正在朝著哪個(gè)方向倒下，從而避免被倒下的大樹(shù)砸傷，從物理知識(shí)的角度來(lái)解釋，以下說(shuō)法正確的是(　　) A．樹(shù)木倒下時(shí)，樹(shù)梢的角速度較大，易于判斷 B．樹(shù)木倒下時(shí)，樹(shù)梢的線速度較大，易于判斷 C．樹(shù)木倒下時(shí)，樹(shù)梢的周期較大，易于判斷 D．伐木工人的經(jīng)驗(yàn)沒(méi)有科學(xué)依據(jù) 2．兩個(gè)小球固定在一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的桿的兩端，且繞桿上的O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。當(dāng)小球1的速度為v1，小球2的速度為v2時(shí)，則轉(zhuǎn)軸O到小球2的距離為(　　) A.

2、L B.L C.L D.L 3．[多選]如圖所示為某一皮帶傳動(dòng)裝置。主動(dòng)輪的半徑為r1，從動(dòng)輪的半徑為r2。已知主動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中皮帶不打滑。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．從動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B．從動(dòng)輪做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C．從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n D．從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n 4．[多選]靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，a是位于赤道上的一點(diǎn)，b是位于北緯30° 的一點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)周期相同 B．它們的角速度是不同的 C．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的線速度大小相同 D．a(chǎn)、b兩

3、點(diǎn)線速度大小之比為2∶ 二、非選擇題 5．(2016·邯鄲月考)如圖所示，圓環(huán)以直徑AB為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，已知其半徑R＝0.5 m，轉(zhuǎn)動(dòng)周期T＝4 s，求環(huán)上P點(diǎn)和Q點(diǎn)的角速度和線速度。 6．如圖所示，半徑為R的圓輪在豎直面內(nèi)繞O軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，O軸離地面高為2R，輪上a、b兩點(diǎn)與O點(diǎn)連線相互垂直，a、b兩點(diǎn)均粘有一小物體。當(dāng)a點(diǎn)轉(zhuǎn)至最低位置時(shí)，a、b兩點(diǎn)處的小物體同時(shí)脫落，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間落到水平地面上。 (1)試判斷圓輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向； (2)求圓輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω的大小。 [提能練] 一、選擇題 1．(2016·甘肅高一檢測(cè))如圖所示的齒輪傳動(dòng)裝置中，主動(dòng)輪的齒數(shù)z1＝24，從

4、動(dòng)輪的齒數(shù)z2＝8，當(dāng)主動(dòng)輪以角速度ω順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) A．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為2π/3ω B．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為2π/3ω C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為6π/ω D．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為6π/ω 2．如圖所示是自行車(chē)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的示意圖，其中A是半徑為r1的大齒輪，B是半徑為r2的小齒輪，C是半徑為r3的后輪，假設(shè)大齒輪的轉(zhuǎn)速為n r/s，則自行車(chē)前進(jìn)的速度為(　　) A. B. C. D. 3．如圖所示，豎直薄壁圓筒內(nèi)壁光滑，其半徑為R，上部側(cè)面A處開(kāi)有小口，在小口A的正下方h處亦開(kāi)有與A大小相

5、同的小口B，小球從小口A沿切線方向水平射入筒內(nèi)，使小球緊貼筒內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)。要使小球從B口處飛出，小球進(jìn)入A口的最小速率v0為(　　) A．πR B．πR C．πR D．2πR 4．(2016·棗陽(yáng)高一檢測(cè))為了測(cè)定子彈的飛行速度，在一根水平放置的軸桿上固定兩個(gè)薄圓盤(pán)A、B，盤(pán)A、B平行且相距2 m，軸桿的轉(zhuǎn)速為3 600 r/min，子彈穿過(guò)兩盤(pán)留下兩彈孔a、b，測(cè)得兩彈孔所在半徑的夾角θ＝30°，如圖所示。則該子彈的速度可能是(　　) A．360 m/s B．720 m/s C．1 440 m/s

6、 D．108 m/s 二、非選擇題 5．(2016·哈爾濱月考)一半徑為R的雨傘繞柄以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，如圖所示。傘邊緣距地面高h(yuǎn)，甩出的水滴在地面上形成一個(gè)圓，則此圓的半徑r為多少？ 6．在生產(chǎn)電纜的工廠里，生產(chǎn)好的電纜線要纏繞在滾輪上，如圖所示，已知其內(nèi)芯半徑r1＝20 cm，纏滿時(shí)半徑r2＝80 cm，且滾輪轉(zhuǎn)速不變，恒為n＝30 r/min，試分析： (1)滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向如何？ (2)電纜線纏繞的最大、最小速度是多大？ (3)從開(kāi)始纏繞到纏滿所用時(shí)間為t，則從開(kāi)始纏繞到纏繞長(zhǎng)度為纏滿時(shí)電纜長(zhǎng)度的一半時(shí)，所用時(shí)間為t/2嗎？為什么？ 答

7、 案 [基礎(chǔ)練] 1．解析：選B　整個(gè)大樹(shù)倒下時(shí)的角速度和周期相同，樹(shù)梢的線速度大，故B正確。 2．解析：選B　兩小球的角速度相同，設(shè)為ω，則有v1＝ωr1，v2＝ωr2，r1＋r2＝L。以上各式聯(lián)立解得r2＝L，B正確。 3．解析：選BC　主動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確；由于兩輪邊緣線速度大小相同，根據(jù)v＝2πrn，可得兩輪轉(zhuǎn)速與半徑成反比，所以C正確，D錯(cuò)誤。 4.解析：選AD　如圖所示，地球繞自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，地球上各點(diǎn)的周期及角速度都是相同的，由T＝知，a、b兩點(diǎn)周期相同，A正確，B錯(cuò)誤；地球表面物體做圓周運(yùn)動(dòng)的平面是物體所在緯度線平面，其圓心分布

8、在整條自轉(zhuǎn)軸上，不同緯度處物體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是不同的，b點(diǎn)半徑rb＝，由v＝ωr，可得va∶vb＝2∶，C錯(cuò)誤，D正確。 5．解析：P點(diǎn)和Q點(diǎn)的角速度相同，其大小是 ω＝＝ rad/s＝1.57 rad/s P點(diǎn)和Q點(diǎn)繞AB做圓周運(yùn)動(dòng)，其軌跡的半徑不同。P點(diǎn)和Q點(diǎn)的圓周運(yùn)動(dòng)半徑分別為 rP＝R·sin 30°＝R， rQ＝R·sin 60°＝R 故其線速度分別為 vP＝ω·rP≈0.39 m/s， vQ＝ω·rQ≈0.68 m/s 答案：1.57 rad/s　1.57 rad/s　0.39 m/s　0.68 m/s 6．解析：(1)由題意知，a、b兩點(diǎn)處的物體脫離圓輪

9、后在空中的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，因hb>ha，所以脫離時(shí)b點(diǎn)處物體的速度應(yīng)豎直向下，即圓輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針。 (2)a、b兩點(diǎn)處的物體脫落前分別隨圓盤(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)速度大小為v0，則有v0＝ωR 脫落后a點(diǎn)處物體做平拋運(yùn)動(dòng) ha＝gt2＝R b點(diǎn)處物體做豎直下拋運(yùn)動(dòng) hb＝v0t＋gt2＝2R 聯(lián)立以上各式得ω＝ 答案：(1)逆時(shí)針　(2) [提能練] 1．解析：選B　主動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，兩輪邊緣的線速度相等，由齒數(shù)關(guān)系知主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)三周，故T從＝，B正確。 2．解析：選C　前進(jìn)速度即為后輪的線速度，由同一個(gè)輪上的各點(diǎn)的角速度相等，同一條線上的各點(diǎn)

10、的線速度相等，可得ω1r1＝ω2r2，ω3＝ω2，又ω1＝2πn，v＝ω3r3，所以v＝，選項(xiàng)C正確。 3．解析：選B　小球在豎直方向上只受重力作用，做自由落體運(yùn)動(dòng)，故小球從A到B的時(shí)間為t＝，設(shè)小球從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，沿水平方向轉(zhuǎn)了n圈，則有v0t＝n·2πR，當(dāng)n＝1時(shí)，小球進(jìn)入A口的速率v0最小，解得v0＝πR ，B正確。 4．解析：選C　子彈從A盤(pán)到B盤(pán)，B盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ＝2πn＋(n＝0,1,2，…)，B盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝＝2πf＝2πn＝2π× rad/s＝120π rad/s，子彈在A、B盤(pán)間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于B盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間，即＝，所以v＝＝ m/s(n＝0,1，2，…)，n＝

11、0時(shí)，v＝1 440 m/s；n＝1時(shí)，v≈110.77 m/s；n＝2時(shí)，v＝57.6 m/s，C正確。 5．解析：水滴飛出的速度大小v＝ωR， 水滴做平拋運(yùn)動(dòng)，故豎直方向有 h＝gt2，水平方向有l(wèi)＝vt， 由題意畫(huà)出俯視圖，如圖所示 由幾何關(guān)系知，水滴在地面上形成的圓的半徑r＝ 聯(lián)立以上各式得r＝R 答案：R 6．解析：(1)從題圖可知滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針。 (2)因?yàn)檗D(zhuǎn)速不變，由v＝ωr＝2πnr知，開(kāi)始纏繞時(shí)速度最小vmin＝ωr1＝2πnr1＝2π××0.2 m/s＝0.2π m/s 纏滿時(shí)速度最大 vmax＝ωr2＝2πnr2＝2π××0.8 m/s ＝0.8π m/s (3)由于電纜線的纏繞速度逐漸增大，因此從開(kāi)始纏繞到纏繞長(zhǎng)度為電纜長(zhǎng)度一半時(shí)所用時(shí)間要大于t/2。 答案：(1)逆時(shí)針　(2)0.8π m/s　0.2π m/s(3)不是，理由見(jiàn)解析 6