2022高中物理 分層訓(xùn)練 進(jìn)階沖關(guān) 5.4 圓周運(yùn)動(dòng)（含解析）新人教必修21.(2018·榆林高一檢測)下列關(guān)于物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說法中,正確的是(D)A.速度的大小和方向都改變B.速度的大小和方向都不變C.速度的大小改變,方向不變D.速度的大小不變,方向改變2.甲、乙兩同學(xué)都在參加體育鍛煉,甲沿著半徑為R的圓周跑道勻速跑步,乙沿著半徑為2R的圓周跑道勻速跑步。在相同的時(shí)間內(nèi),甲、乙各自跑了一圈,他們的角速度大小分別是1、2。則(C)A.1>2 B.1<2C.1=2 D.無法確定3.一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其線速度大小為4 m/s,轉(zhuǎn)動(dòng)周期為2 s,則下列說法不正確的是(A)A.角速度為0.5 rad/sB.轉(zhuǎn)速為0.5 r/sC.運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑為1.27 mD.頻率為0.5 Hz4.甲、乙兩物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說法中正確的是(C)A.若它們的線速度相等,角速度也一定相等B.若它們的角速度相等,線速度也一定相等C.若它們的周期相等,角速度也一定相等D.若它們的周期相等,線速度也一定相等5.(2018·太原高一檢測)靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng),下列說法正確的是(A)A.它們的運(yùn)動(dòng)周期都是相同的B.它們的線速度都是相同的C.它們的線速度大小都是相同的D.它們的角速度是不同的6.兩小球固定在一根長為L的桿的兩端,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時(shí),小球2的速度為v2,則O點(diǎn)到小球2的距離是(B)A. B. C. D.7.A、B兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在相等時(shí)間內(nèi)它們通過的弧長比sAsB=23,轉(zhuǎn)過的圓心角比AB=32,那么它們的線速度之比vAvB=_23_,角速度之比AB=_32_。 8.如圖所示為皮帶傳動(dòng)裝置,皮帶輪轉(zhuǎn)軸為O、O,RB=RA,RC=RA,當(dāng)皮帶輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),皮帶與皮帶輪之間不打滑,求A、B、C三點(diǎn)的角速度之比、線速度之比、周期之比。【解析】由題意可知,A、B兩點(diǎn)在同一皮帶輪上,因此A=B,又皮帶不打滑,所以vA=vC,故可得C=A所以ABC=AAA=223又vB=RBB=RAA=所以vAvBvC=vAvAvA=212TATBTC=332。答案:223212332B組 提升練(建議用時(shí)20分鐘)9.如圖所示是一個(gè)玩具陀螺。a、b和c是陀螺上的三個(gè)點(diǎn)。當(dāng)陀螺繞垂直于地面的軸線以角速度穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí),下列表述正確的是(B)A.a、b和c三點(diǎn)的線速度大小相等B.a、b和c三點(diǎn)的角速度相等C.a、b的角速度比c的大D.c的線速度比a、b的大10.(2018·溫州高一檢測)單車共享是目前中國規(guī)模最大的校園交通代步解決方案,為廣大高校師生提供了方便快捷、低碳環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的共享單車服務(wù)。如圖所示A、B、C三點(diǎn)分別是單車輪胎和齒輪外沿上的點(diǎn),其中RA=2RB=5RC,下列說法正確的是(C)A.B點(diǎn)和C點(diǎn)的角速度B=CB.A點(diǎn)和C點(diǎn)的線速度vA=vCC.A點(diǎn)和B點(diǎn)的角速度2A=5BD.A點(diǎn)和B點(diǎn)的線速度vA=2vB11.如圖所示的齒輪傳動(dòng)裝置中,主動(dòng)輪的齒數(shù)z1=24,從動(dòng)輪的齒數(shù)z2=8,當(dāng)主動(dòng)輪以角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況是(B)A.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),周期為B.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),周期為C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),周期為D.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),周期為12.某機(jī)器內(nèi)有兩個(gè)圍繞各自固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁盤A、B,A盤上固定一個(gè)信號(hào)發(fā)射裝置P,能持續(xù)沿半徑向外發(fā)射紅外線,P到圓心的距離為28 cm。B盤上固定一個(gè)帶窗口的紅外線信號(hào)接收裝置Q,Q到圓心的距離為16 cm。P、Q轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度均為4 m/s。當(dāng)P、Q正對(duì)時(shí),P發(fā)出的紅外線恰好進(jìn)入Q的接收窗口,如圖所示,則Q每隔一定時(shí)間就能接收到紅外線信號(hào),這個(gè)時(shí)間的最小值為(B)A.0.42 sB.0.56 sC.0.70 sD.0.84 sC組 培優(yōu)練(建議用時(shí)20分鐘)13.無級(jí)變速是在變速范圍內(nèi)任意連續(xù)地變換速度,性能優(yōu)于傳統(tǒng)的擋位變速器,很多種高檔汽車都應(yīng)用了無級(jí)變速。如圖所示是截錐式無級(jí)變速模型示意圖,兩個(gè)錐輪之間有一個(gè)滾動(dòng)輪,主動(dòng)輪、滾動(dòng)輪、從動(dòng)輪之間靠著彼此之間的摩擦力帶動(dòng)。當(dāng)位于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間的滾動(dòng)輪從左向右移動(dòng)時(shí),從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速降低;滾動(dòng)輪從右向左移動(dòng)時(shí),從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速增加。當(dāng)滾動(dòng)輪位于主動(dòng)輪直徑D1、從動(dòng)輪直徑D2的位置時(shí),主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2的關(guān)系是(B)A.= B.=C.= D.=14.如圖所示,M是水平放置的半徑足夠大的圓盤,繞過其圓心的豎直軸OO勻速轉(zhuǎn)動(dòng),規(guī)定經(jīng)過圓心O點(diǎn)且水平向右為x軸正方向。在O點(diǎn)正上方距盤面高為h=1.25 m處有一個(gè)可間斷滴水的容器,從t=0時(shí)刻開始,容器沿水平軌道向x軸正方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。已知t=0時(shí)刻滴下第一滴水,以后每當(dāng)前一滴水剛好落到盤面時(shí)再滴下一滴水。則(g取10 m/s2)(1)每一滴水離開容器后經(jīng)過多長時(shí)間滴落到盤面上?(2)要使每一滴水在盤面上的落點(diǎn)都位于同一直線上,圓盤的角速度應(yīng)為多大?(3)當(dāng)圓盤的角速度為2 rad/s時(shí),第二滴水與第三滴水在盤面上落點(diǎn)間的距離為2 m,求容器的加速度a為多少?【解析】(1)水滴在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng),有h=gt2,解得t=0.5 s。(2)要使每一滴水在盤面上的落點(diǎn)都位于同一直線,則圓盤在0.5 s內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧度為k,k為不為零的正整數(shù)。由t=k解得=2k,其中k=1,2,3,(3)第二滴水離開O點(diǎn)的水平距離為x2=at2+at·t=a第三滴水離開O點(diǎn)的水平距離為x3=a(2t)2+a(2t)·t=a又=t=2×0.5 rad= rad即第二滴水和第三滴水分別滴落在圓盤上x軸正方向及x軸負(fù)方向上,所以a+a=2解得a=1.45 m/s2答案:(1)0.5 s(2)2k,其中k=1,2,3,(3)1.45 m/s215.如圖所示,豎直圓筒內(nèi)壁光滑,半徑為R,頂部有入口A,在A的正下方h處有出口B。一質(zhì)量為m的小球從入口A沿圓筒壁切線方向水平射入圓筒內(nèi),要使小球從出口B飛出。小球進(jìn)入入口A處的速度v0應(yīng)滿足什么條件?【解析】該題中小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是空間螺旋曲線,可將其分解為兩個(gè)簡單的分運(yùn)動(dòng):一個(gè)是以初速度v0在筒內(nèi)壁彈力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng),如圖甲所示;另一個(gè)是在重力作用下做自由落體運(yùn)動(dòng)。因此若將圓筒直線AB展開為平面,則小球沿圓筒壁的運(yùn)動(dòng)是平拋運(yùn)動(dòng),如圖乙所示。據(jù)此得小球在筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=。由題設(shè)條件得水平方向的位移應(yīng)是圓周長的整數(shù)倍,即l=v0t=2nR(n=1,2,3,)。聯(lián)立以上兩式得v0=nR(n=1,2,3,)。答案:v0=nR(n=1,2,3,)