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

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1、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(shuō)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

2、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(lè)場(chǎng)中有一種叫“摩天輪”的娛樂(lè)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(shuō)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)

3、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(jué)扇葉不動(dòng),則風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不可能是 (　　) A.600 r/min B.900 r/min C.1 200 r/min D.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(jué)扇葉不動(dòng),說(shuō)明在閃光時(shí)間里,扇葉轉(zhuǎn)過(guò)三分之一、或三分之二,或一周…即轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ=πn,n=1,2,3…,由于光源每秒閃光30次,所以電扇每秒轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ

4、=πn,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(chē)傳動(dòng)裝置的示意圖,其中Ⅰ是半徑為R1的大鏈輪,Ⅱ是半徑為R2的小飛輪,Ⅲ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(chē)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(guò)的圈數(shù),所以ω=2πn,因?yàn)橐獪y(cè)量自行車(chē)車(chē)輪Ⅲ邊緣上的線速度的大小,根據(jù)題意知:輪Ⅰ和輪Ⅱ

5、邊緣上的線速度大小相等,據(jù)v=rω可知:R1ω1=R2ω2,已知ω1=2πn,則輪Ⅱ的角速度ω2=ω1=。因?yàn)檩啟蚝洼啟蠊草S,所以轉(zhuǎn)動(dòng)的ω相等即ω3=ω2,根據(jù)v=rω可知,v3=R3ω3 =,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(pán)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(guò)兩盤(pán)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/s B.720 m/s C.1 080 m/s D.1 440 m/s 【解析】選D。30

6、°=,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(pán)到B盤(pán),盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為:θ=2πn+(n=0,1,2…),盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度:ω=2πf=2πn=2π·60 rad/s= 120π 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(pán)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/s≈111 m/s,故D項(xiàng)正確,A、B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。 【補(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(kāi)有小口,在小口A的正下方h處亦開(kāi)有與A大

7、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.πR　　　　　 B.πR C.4πR D.4πR 【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(lái)研究,則得:t=n·, (n=1,2,3…),所以 v0==2πnR,(n=1,2,3…),當(dāng)n=1時(shí),取最小值, 所以最小速率為:v0=πR,當(dāng)n=2時(shí),v0=2πR,當(dāng)n=3時(shí),v0=3πR,當(dāng)n=4時(shí),v0=4πR,故B、C、D項(xiàng)正確。 二、計(jì)算題(10分。

8、要有必要的文字說(shuō)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(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(kāi)始纏繞時(shí)速度最小:v小=ωr1 其中ω=2πn=2π×rad/s=π rad/s v小=ωr1=π×0.2 m/

9、s=0.2π m/s 纏滿時(shí)速度最大:v大=ωr2=π×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)0.8π m/s　0.2π m/s (3)見(jiàn)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(kāi)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(kāi)始做半徑為r、角速度為ω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。 【解析】速度相同即大小、方向相同,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=ωr 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,…)