2022高中物理 第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 課時(shí)提升作業(yè)四 5.4 圓周運(yùn)動(dòng) 新人教版必修2一、選擇題(本題共4小題,每小題6分,共24分)1.(2018·蘭州高一檢測(cè))關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是()A.線速度不變B.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變C.周期不變D.物體處于平衡狀態(tài)【解析】選C。勻速圓周運(yùn)動(dòng)指速度大小不變的圓周運(yùn)動(dòng),線速度的方向時(shí)刻在變,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于線速度是變化的,故勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;勻速圓周運(yùn)動(dòng)周期是不變的,故C項(xiàng)正確;勻速圓周運(yùn)動(dòng)合外力指向圓心,大小不變,方向時(shí)刻變化,有向心加速度,故是非平衡狀態(tài),故D項(xiàng)錯(cuò)誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)(2018·濟(jì)南高一檢測(cè))大型游樂場(chǎng)中有一種叫“摩天輪”的娛樂設(shè)施,如圖所示,坐在其中的游客隨輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng),對(duì)此有以下說法,其中正確的是()A.游客處于一種平衡狀態(tài)B.游客做的是一種變加速曲線運(yùn)動(dòng)C.游客做的是一種勻變速運(yùn)動(dòng)D.游客的速度和加速度都在不斷地改變著【解析】選B、D。游客隨輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng),合力提供向心力,不是平衡狀態(tài),故A項(xiàng)錯(cuò)誤;游客隨輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng),加速度方向指向圓心,時(shí)刻改變,是一種變加速曲線運(yùn)動(dòng),故B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;游客隨輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而做勻速圓周運(yùn)動(dòng),速度和加速度的大小不變,但方向時(shí)刻改變,故游客的速度和加速度都是變化的,故D項(xiàng)正確。2.(2018·武漢高一檢測(cè))如圖所示,電風(fēng)扇在閃光燈下運(yùn)轉(zhuǎn),閃光燈每秒閃30次,風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸O上裝有3個(gè)扇葉,它們互成120°角,當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),觀察者感覺扇葉不動(dòng),則風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不可能是()A.600 r/minB.900 r/minC.1 200 r/minD.3 000 r/min【解析】選B。因?yàn)殡娚热~片有三個(gè),相互夾角為120°,現(xiàn)在觀察者感覺扇葉不動(dòng),說明在閃光時(shí)間里,扇葉轉(zhuǎn)過三分之一、或三分之二,或一周即轉(zhuǎn)過的角度=n,n=1,2,3,由于光源每秒閃光30次,所以電扇每秒轉(zhuǎn)過的角度為=n,轉(zhuǎn)速為10n r/s=600n r/min,所以n=1時(shí),轉(zhuǎn)速為600 r/min,n=2時(shí),轉(zhuǎn)速為1 200 r/min,n=5時(shí),轉(zhuǎn)速為3 000 r/min,故A、C、D項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2018·玉林高一檢測(cè))如圖是自行車傳動(dòng)裝置的示意圖,其中是半徑為R1的大鏈輪,是半徑為R2的小飛輪,是半徑為R3的后輪,假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為n(單位:r/s),則自行車后輪邊緣的線速度為()A.B.C.D.【解析】選D。轉(zhuǎn)速為單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù),所以=2n,因?yàn)橐獪y(cè)量自行車車輪邊緣上的線速度的大小,根據(jù)題意知:輪和輪邊緣上的線速度大小相等,據(jù)v=r可知:R11=R22,已知1=2n,則輪的角速度2=1=。因?yàn)檩喓洼喒草S,所以轉(zhuǎn)動(dòng)的相等即3=2,根據(jù)v=r可知,v3=R33=,故D項(xiàng)正確。4.(2018·梅河口高一檢測(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著兩個(gè)薄圓盤A、B,A、B平行且相距2 m,軸桿的轉(zhuǎn)速為60 r/s,子彈穿過兩盤留下兩個(gè)彈孔a、b,測(cè)得兩彈孔所在的半徑間的夾角為30°,如圖所示,則該子彈的速度可能()A.300 m/sB.720 m/sC.1 080 m/sD.1 440 m/s【解析】選D。30°=,子彈的速度是很大的,一般方法很難測(cè)出,利用圓周運(yùn)動(dòng)的周期性,可以比較方便地測(cè)出子彈的速度。子彈從A盤到B盤,盤轉(zhuǎn)過的角度為:=2n+(n=0,1,2),盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度:=2f=2n=2·60 rad/s=120 rad/s(n為轉(zhuǎn)速);子彈在A、B間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間,即:t=,轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間:t=;所以:v=(n=0,1,2),n=0時(shí),v=1 440 m/s, n=1時(shí),v= m/s111 m/s,故D項(xiàng)正確,A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)如圖所示,豎直薄壁圓筒內(nèi)壁光滑、半徑為R,上部側(cè)面A處開有小口,在小口A的正下方h處亦開有與A大小相同的小口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口的速度v0可能為()A.RB.RC.4RD.4R【解析】選B、C、D。小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),所以小球在桶內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:t=,在水平方向,以圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來研究,則得:t=n·,(n=1,2,3),所以 v0=2nR,(n=1,2,3),當(dāng)n=1時(shí),取最小值,所以最小速率為:v0=R,當(dāng)n=2時(shí),v0=2R,當(dāng)n=3時(shí),v0=3R,當(dāng)n=4時(shí),v0=4R,故B、C、D項(xiàng)正確。二、計(jì)算題(10分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)5.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)從開始纏繞到纏滿所用時(shí)間為t,則從開始纏繞到纏繞長(zhǎng)度為纏滿時(shí)電纜線長(zhǎng)度的一半時(shí),所用時(shí)間為嗎?為什么?【解析】(1)從題圖可知滾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針。(2)開始纏繞時(shí)速度最小:v小=r1其中=2n=2×rad/s= rad/sv小=r1=×0.2 m/s=0.2 m/s纏滿時(shí)速度最大:v大=r2=×0.8 m/s=0.8 m/s。(3)由于電纜線的纏繞速度逐漸增大,因此從開始纏繞到纏繞長(zhǎng)度為電纜線長(zhǎng)度一半時(shí)所用時(shí)間要大于。答案:(1)逆時(shí)針(2)0.8 m/s0.2 m/s(3)見解析(16分)如圖所示,B物體放在光滑的水平地面上,在水平力F的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),B物體的質(zhì)量為m,同時(shí)A物體在豎直面內(nèi)由M點(diǎn)開始做半徑為r、角速度為的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求能使A、B速度在某時(shí)刻相同的力F的取值?！窘馕觥克俣认嗤创笮　⒎较蛳嗤?B為水平向右,A一定要在最低點(diǎn)才能保證速度水平向右。由題意可知:當(dāng)A從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)t=nT+T(n=0,1,2,),線速度v=r對(duì)于B(初速度為0):v=at=解得:F=(n=0,1,2,)。答案:F=(n=0,1,2,)