圓周運(yùn)動(dòng)-人教版高中物理必修練習(xí)

1.圓周運(yùn)動(dòng)一、單選題1．一個(gè)質(zhì)點(diǎn)沿半徑為R的圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，周期為4s，在1s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移大小和路程分別是（）．A． B．C． D．2．如圖所示，甲、乙、丙三個(gè)輪子依靠摩擦傳動(dòng)，相互之間不打滑，其半徑分別為r1、r2、r3．若甲輪的角速度為ω1，則丙輪的角速度為（）A． B． C． D．3．如圖所示，當(dāng)用扳手?jǐn)Q螺母時(shí)，扳手上的P、Q兩點(diǎn)的角速度分別為ωP和ωQ，線(xiàn)速度大小分別為vP和vQ，則()A．ωP<ωQ，vP<vQ B．ωP<ωQ，vP＝vQC．ωP＝ωQ，vP<vQ D．ωP＝ωQ，vP>vQ4．如圖所示，拖拉機(jī)后輪的半徑是前輪半徑的兩倍，A和B是前輪和后輪邊緣上的點(diǎn)，若車(chē)行進(jìn)時(shí)輪與路面沒(méi)有滑動(dòng)，則()A．A點(diǎn)和B點(diǎn)的線(xiàn)速度大小之比為1∶2B．前輪和后輪的角速度之比為2∶1C．兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)的周期相等D．A點(diǎn)和B點(diǎn)的向心加速度大小相等5．風(fēng)速儀結(jié)構(gòu)如圖（a）所示．光源發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸，被探測(cè)器接收，當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪帶動(dòng)凸輪圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)圓盤(pán)上的凸輪經(jīng)過(guò)透鏡系統(tǒng)時(shí)光被擋住．已知風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為r，每轉(zhuǎn)動(dòng)n圈帶動(dòng)凸輪圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈．若某段時(shí)間Δt內(nèi)探測(cè)器接收到的光強(qiáng)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖（b）所示，則該時(shí)間段內(nèi)風(fēng)輪葉片A．轉(zhuǎn)速逐漸減小，平均速率為B．轉(zhuǎn)速逐漸減小，平均速率為C．轉(zhuǎn)速逐漸增大，平均速率為D．轉(zhuǎn)速逐漸增大，平均速率為6．如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的直棒一端可繞固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，另一端擱在升降平臺(tái)上，平臺(tái)以速度v勻速上升，當(dāng)棒與豎直方向的夾角為α?xí)r，棒的角速度為A． B．C． D．7．無(wú)級(jí)變速是指在變速范圍內(nèi)任意連續(xù)地變換速度，其性能優(yōu)于傳統(tǒng)的擋位變速器，很多高檔汽車(chē)都應(yīng)用了“無(wú)級(jí)變速”．圖所示為一種“滾輪－平盤(pán)無(wú)級(jí)變速器”的示意圖，它由固定在主動(dòng)軸上的平盤(pán)和可隨從動(dòng)軸移動(dòng)的圓柱形滾輪組成．由于摩擦的作用，當(dāng)平盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾輪就會(huì)跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)，如果認(rèn)為滾輪不會(huì)打滑，那么主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n1、從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n2、滾輪半徑r以及滾輪中心距離主動(dòng)軸軸線(xiàn)的距離x之間的關(guān)系是()．A．n2＝n1 B．n1＝n2C．n2＝n1 D．n2＝n1二、多選題8．半徑為r=1m的水平圓盤(pán)繞過(guò)圓心O的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，A為圓盤(pán)邊緣上一點(diǎn)，在O點(diǎn)的正上方將一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的小球以4m/s的速度水平拋出，半徑OA方向恰好與該初速度的方向相同，如圖所示，若小球與圓盤(pán)只碰一次，且落在A點(diǎn)，則圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小不可能是()A． B． C． D．9．圖示為某一皮帶傳動(dòng)裝置．主動(dòng)輪的半徑為rA，從動(dòng)輪的半徑為rB．主動(dòng)輪上C點(diǎn)半徑為rC．已知主動(dòng)輪轉(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．B點(diǎn)的轉(zhuǎn)速為B．B點(diǎn)線(xiàn)速度為C．C點(diǎn)線(xiàn)速度為D．C點(diǎn)角速度為10．摩擦傳動(dòng)是傳動(dòng)裝置中的一個(gè)重要模型，如圖所示的兩個(gè)水平放置的輪盤(pán)靠摩擦力傳動(dòng)，其中O、O′分別為兩輪盤(pán)的軸心.已知兩個(gè)輪盤(pán)的半徑比r甲∶r乙＝3∶1，且在正常工作時(shí)兩輪盤(pán)不打滑.今在兩輪盤(pán)上分別放置兩個(gè)同種材料制成的滑塊A、B，兩滑塊與輪盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，兩滑塊距離軸心O、O′的間距RA＝2RB.若輪盤(pán)乙由靜止開(kāi)始緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，且轉(zhuǎn)速逐漸增加，則下列敘述正確的是()A．滑塊A和B在與輪盤(pán)相對(duì)靜止時(shí)，角速度之比為ω甲∶ω乙＝1∶3B．滑塊A和B在與輪盤(pán)相對(duì)靜止時(shí)，向心加速度之比為aA∶aB＝2∶9C．轉(zhuǎn)速增加后，滑塊B先發(fā)生滑動(dòng)D．轉(zhuǎn)速增加后，兩滑塊一起發(fā)生滑動(dòng)11．如圖所示，當(dāng)正方形薄板繞著過(guò)其中心O與板垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，板上A、B兩點(diǎn)的A．角速度之比B．角速度之比C．線(xiàn)速度之比D．線(xiàn)速度之比12．如圖所示，半徑為R的薄圓筒繞豎直中心軸線(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。一顆子彈沿筒截面的直徑方向從左側(cè)射入，再?gòu)挠覀?cè)射出，發(fā)現(xiàn)兩彈孔在同一豎直線(xiàn)上，相距h。若子彈每次擊穿薄圓筒前后速度不變，重力加速度為g，則以下說(shuō)法正確的是（）A．子彈的初速度大小為 B．子彈的初速度大小為C．圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的周期可能為 D．圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)的周期可能為三、解答題13．如圖所示，一半徑R＝m的圓盤(pán)水平放置，繞豎直軸OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，在圓盤(pán)上方h＝m處有一水平軌道，O′點(diǎn)左側(cè)x0＝2m處有一質(zhì)量m＝1kg的小球在F＝N的水平恒力作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到O′點(diǎn)時(shí)撤走外力F，小球從O′點(diǎn)離開(kāi)軌道，此時(shí)圓盤(pán)半徑OA恰與小球的速度平行，且OA與速度都沿x軸正方向，g取10m/s2。為了保證小球剛好落在A點(diǎn)，則：(1)小球與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)為多少？(2)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度應(yīng)為多大？14．如圖所示，B物體放在光滑的水平地面上，在水平恒力F的作用下由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，B物體質(zhì)量為m，同時(shí)A物體從圖中位置開(kāi)始在豎直面內(nèi)由M點(diǎn)開(kāi)始逆時(shí)針做半徑為r、角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng).求力F為多大時(shí)可使A、B兩物體在某些時(shí)刻的速度相同.在我國(guó)南方山區(qū)有一種簡(jiǎn)易水輪機(jī)，如下圖所示，從懸崖上流出的水可看作連續(xù)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，水流軌跡與下邊放置的輪子邊沿相切，水沖擊輪子邊緣上安裝的擋水板，可使輪子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出動(dòng)力．當(dāng)該系統(tǒng)工作穩(wěn)定時(shí)，可近似認(rèn)為水的末速度與輪子邊緣的線(xiàn)速度相同．設(shè)水的流出點(diǎn)比輪軸高h(yuǎn)＝，輪子半徑R＝1m．調(diào)整輪軸O的位置，使水流與輪邊緣切點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的半徑與水平線(xiàn)成．取g＝10m/s2，求：（1）水流的初速度v0大?。?）若不計(jì)擋水板的大小，則輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為多少？某電視臺(tái)正在策劃的“快樂(lè)向前沖”節(jié)目的場(chǎng)地設(shè)施如圖所示，AB為水平直軌道，上面安裝有電動(dòng)懸掛器，可以載人運(yùn)動(dòng)，下方水面上漂浮著一個(gè)半徑為R鋪有海綿墊的轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)軸心離平臺(tái)的水平距離為L(zhǎng)，平臺(tái)邊緣與轉(zhuǎn)盤(pán)平面的高度差為H．選手抓住懸掛器后，按動(dòng)開(kāi)關(guān)，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下從A點(diǎn)沿軌道做初速為零、加速度為a的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)．起動(dòng)后2s懸掛器脫落．設(shè)人的質(zhì)量為m看作質(zhì)點(diǎn))，人與轉(zhuǎn)盤(pán)間的最大靜摩擦力為μmg，重力加速度為g．（1）假設(shè)選手落到轉(zhuǎn)盤(pán)上瞬間相對(duì)轉(zhuǎn)盤(pán)速度立即變?yōu)榱?，為保證他落在任何位置都不會(huì)被甩下轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)的角速度ω應(yīng)限制在什么范圍？（2）若H＝，R＝，取g＝10m/s2，當(dāng)a＝2m/s2時(shí)選手恰好落到轉(zhuǎn)盤(pán)的圓心上，求L．（3）若H＝，R＝，L＝6m，取g＝10m/s2，選手要想成功落在轉(zhuǎn)盤(pán)上，求加速度a的范圍．參考答案1．C【解析】位移是指從初位置到末位置的有向線(xiàn)段，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)沿半徑為R的圓周作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，1s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移大小R；經(jīng)過(guò)的總的路程為。A．，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．，與結(jié)論相符，選項(xiàng)C正確；D．，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；故選C.2．B【解析】由甲、乙、丙三個(gè)輪子依靠摩擦傳動(dòng)，相互之間不打滑知三者線(xiàn)速度相同，其半徑分別為r1、r2、r3，則：ω1r1＝ω2r2＝ω3r3，故ω3=.A.，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B.，與結(jié)論相符，選項(xiàng)B正確；C.，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D.，與結(jié)論不相符，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；3．C【解析】由于P、Q兩點(diǎn)屬于同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以P、Q兩點(diǎn)的角速度是相等的，即ωP=ωQ；同時(shí)由圖可知Q點(diǎn)到螺母的距離比較大，由可知，Q點(diǎn)的線(xiàn)速度大，即υP＜υQ．故選C.【點(diǎn)睛】解決本題的突破口在于P、Q兩點(diǎn)的角速度相同，然后熟練掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量之間公式即可．4．B【解析】輪A、B分別為同一傳動(dòng)裝置前輪和后輪邊緣上的一點(diǎn)，所以，故A錯(cuò)誤；根據(jù)和，可知A、B兩點(diǎn)的角速度之比為2∶1；由，所以轉(zhuǎn)速也是2∶1，故B正確；據(jù)和前輪與后輪的角速度之比2∶1，求得兩輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期為1∶2，故C錯(cuò)誤；由，可知，向心加速度與半徑成反比，則A與B點(diǎn)的向心加速度不等，故D錯(cuò)誤．5．B【解析】根據(jù)題意，從圖（b）可以看出，在時(shí)間內(nèi)，探測(cè)器接收到光的時(shí)間在增長(zhǎng)，圓盤(pán)凸輪的擋光時(shí)間也在增長(zhǎng)，可以確定圓盤(pán)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度在減?。辉跁r(shí)間內(nèi)可以從圖看出有4次擋光，即圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)4周，則風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)了4n周，風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)速率為：，故選項(xiàng)B正確．6．B【解析】棒與平臺(tái)接觸點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)即合運(yùn)動(dòng)方向是垂直于棒指向左上，如圖所示，合速度，沿豎直向上方向上的速度分量等于v，即，所以，故B正確．7．A【解析】由滾輪不會(huì)打滑可知，主動(dòng)軸上的平盤(pán)與可隨從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形滾輪在接觸點(diǎn)處的線(xiàn)速度相同，即v1＝v2，由此可得x·2πn1＝r·2πn2，所以n2＝n1，選項(xiàng)A正確．8．ABC【解析】小球平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為小球平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間相等，則有t=nT=n解得ω＝，n=1，2，3…．當(dāng)n=1時(shí)，ω=8πrad/s：當(dāng)n=2時(shí)，ω=16πrad/s故D正確，ABC錯(cuò)誤。此題選項(xiàng)不可能的選項(xiàng)故選ABC。9．AD【解析】D、A和C兩點(diǎn)為同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的兩點(diǎn)，則角速度相等有；故D正確.C、根據(jù)線(xiàn)速度和角速度關(guān)系可知故C錯(cuò)誤.B、A點(diǎn)和B點(diǎn)為皮帶傳送的兩點(diǎn)，則線(xiàn)速度相等，有；故B錯(cuò)誤.A、由，解得：；故A正確.故選AD.10．ABC【解析】假設(shè)輪盤(pán)乙的半徑為R，由題意可知兩輪盤(pán)邊緣的線(xiàn)速度大小相等，有ω甲·3R＝ω乙R，得ω甲∶ω乙＝1∶3，所以滑塊相對(duì)輪盤(pán)滑動(dòng)前，A、B的角速度之比為1∶3，A正確；滑塊相對(duì)輪盤(pán)滑動(dòng)前，根據(jù)an＝ω2r得A、B的向心加速度之比為aA∶aB＝2∶9，B正確；據(jù)題意可得滑塊A、B的最大靜摩擦力分別為FfA＝μmAg，F(xiàn)fB＝μmBg，最大靜摩擦力之比為FfA∶FfB＝mA∶mB，滑塊相對(duì)輪盤(pán)滑動(dòng)前所受的靜摩擦力之比為FfA′∶FfB′＝(mAaA)∶(mBaB)＝mA∶，綜上分析可得滑塊B先達(dá)到最大靜摩擦力，先開(kāi)始滑動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤；故選ABC.11．AD【解析】【詳解】AB、板上A、B兩點(diǎn)繞同一個(gè)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以具有相同的角速度，即角速度之比ωA：ωB＝1：1，故A正確，B錯(cuò)誤；C、根據(jù)幾何關(guān)系得板上A、B的軌道半徑之比為1：，所以線(xiàn)速度之比vA：vB＝1：，故C錯(cuò)誤，D正確。12．AC【解析】AB．子彈在圓筒中做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向有在水平方向上有則子彈的初速度為選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；CD．因?yàn)閮蓮椏自谕回Q直線(xiàn)上，所以有故當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)。選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；故選AC。13．(1)(2)5kπrad/s，其中k＝1，2，3【解析】(1)小球離開(kāi)點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，若正好落在A點(diǎn)，則：，得到：則小球由P到點(diǎn)的過(guò)程中，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：由牛頓第二定律得：可以得到：；(2)為了使小球剛好落在A點(diǎn)，則小球下落的時(shí)間為圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)周期的整數(shù)倍，即有：，其中即，其中。14．【解析】A、B速度相同，包括速度大小和方向都相同，而B(niǎo)的速度水平向右，則A一定在最低點(diǎn)才有可能速度與B相同，根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)基本公式求解．A在最低點(diǎn)時(shí)，速度的大小和方向才可能與B相同，A的速度大小vA=ωr，周期，A從圖示位置運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的時(shí)間，（n=0，1，2…）B做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，加速度，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，（n=0，1，2…）A、B兩物體的速度相同則有：vB=vA=at解得：，（n=0，1，2…）15．(1)s(2)s【解析】（1）流出的水做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，在豎直方向有：代入數(shù)據(jù)解得：s由合速度與分速度的關(guān)系有：解得：v0=s（2）設(shè)水與輪接觸時(shí)的速度為v，則有：m/s設(shè)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的