人教版 (2019)必修 第二册1 圆周运动课后复习题
展开\l "_Tc12530" 二、 【传动方式知识点梳理】 PAGEREF _Tc12530 \h 4
\l "_Tc10650" 三、 【圆周运动多解问题知识点梳理】 PAGEREF _Tc10650 \h 7
\l "_Tc22119" 四、 【频闪问题知识点梳理】 PAGEREF _Tc22119 \h 9
\l "_Tc20454" 五、 【圆周运动追及问题知识点梳理】 PAGEREF _Tc20454 \h 11
【匀速圆周运动的概念知识点梳理】
1. 圆周运动:轨迹为圆周或一段圆弧的机械运动称为圆周运动。
2. 匀速圆周运动:如果物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等,这种运动叫作匀速圆周运动。
3. 匀速圆周运动的性质及特点
(1)匀速圆周运动的线速度大小不变,但方向时刻改变,故匀速圆周运动是非匀变速曲线运动。
(2)匀速圆周运动的角速度、周期、频率、转速都不变。
4. 描述圆周运动物理量的对比
(1)线速度v描述质点沿圆周运动的快慢,角速度ω、周期T、转速n描述质点绕圆心转动的快慢。
(2)Δθ的单位是“弧度”,360°=2π弧度。
5. 描述圆周运动的各物理量间的关系
6. 对公式v=ωr的理解:v、ω、r间的关系是瞬时对应的,三个量中只有先确定一个量不变,才能进一步明确另外两个量之间的关系。
【匀速圆周运动的概念举一反三练习】
1.关于物体运动加速度的方向,下列说法正确的是( )
A.物体做直线运动时,其加速度的方向一定与速度方向相同
B.物体做变速率曲线运动时,其加速度的方向一定改变
C.物体做圆周运动时,其加速度的方向指向圆心
D.物体做匀速率曲线运动时,其加速度的方向与速度方向垂直
2.下列关于曲线运动说法正确的是( )
A.平抛运动的物体,在相同时间内速度的变化量不同
B.平抛运动是匀变速曲线运动
C.匀速圆周运动的加速度恒定不变
D.圆周运动的加速度方向指向圆心
3.(多选)做匀速圆周运动的物体,内在沿半径为的圆周上运动了,则物体做匀速圆周运动时( )
A.周期为
B.线速度的大小为
C.角速度的大小为
D.向心加速度大小为
4.图示为一个玩具陀螺。a、b和c是陀螺上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,下列表述正确的是( )
A.a、b和c三点的线速度大小相等
B.a、b和c三点的角速度相等
C.a、b的角速度比c的大
D.c的线速度比a、b的大
5.如图,园林工人正在把一颗枯死的小树苗掰折,已知树苗的长度为L,该工人的两手与树苗的接触位置(树苗被掰折的过程手与树苗接触位置始终不变) 距地面高为 h, 树苗与地面的夹角为时, 该工人手水平向右的速度恰好为 v, 则树苗转动的角速度为( )
A.B.C.D.
6.伦敦眼是英国伦敦标志性建筑,直径约为136米,共有32个乘坐舱,每个乘坐舱可载客约16名,转动一圈大概需要30分钟。坐在其中的游客随乘坐舱的转动可视为匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.游客受到乘坐舱的作用力等于其重力
B.该运动的线速度大小约为0.24m/s
C.该运动是一种匀变速曲线运动
D.游客所处的乘坐舱运动到摩天轮最低点时,游客处于失重状态
7.齿轮传动是现代工业中常见的一种动力传动方式,荷兰设计师丹尼尔·布朗设计了世上最强齿轮——古戈尔齿轮。如图,最左侧小齿轮转动就会带动后面的大齿轮转动,古戈尔齿轮中有100个大齿轮,小齿轮与大齿轮的半径之比为1∶10,若第一个小齿轮的转动周期为1s,由图可知要使古戈尔齿轮中最后一个大齿轮转动一圈,需要的时间为( )
A.B.C.D.
【传动方式知识点梳理】
四种典型传动装置
(1)实际中,齿轮半径远大于齿的长度,故齿的长度可忽略,即rA=r1,rB=r2。
(2)齿轮传动中,还有以下关系式: ωAωB=r2r1=N2N1,TATB=r1r2=N1N2,式中的N1、N2分别表示两
齿轮的齿数。两个齿轮齿距相等,在相同时间内转过的齿数相等,但它们的转动
方向相反。
【传动方式举一反三练习】
8.脚踏自行车的传动装置简化图如图所示,各轮的转轴均固定且相互平行,甲、乙两轮同轴且无相对转动。已知甲、乙、丙三轮的半径之比为1:10:4,传动链条在各轮转动中不打滑,则当丙转一圈时,乙转过的圈数为( )
A.1B.2C.2.5D.4
9.如图为一压路机的示意图,其大轮半径是小轮半径的1.5倍。分别为大轮和小轮边缘上的点,为和连线的中点。在压路机前进时( )
A.三点的转速之比为
B.三点的线速度之比为
C.三点的角速度之比为
D.三点的向心加速度之比为
10.如图所示的传动装置,皮带轮O和O'上有三点A、B、C,O 和O'半径之比为 1∶4,C 是O'上某半径的中点,则皮带轮转动时,关于 A、B、C三点的线速度、角速度之比,正确的是( )
A.ωA ∶ ωB ∶ωC=4 ∶ 2 ∶ 1
B.ωA ∶ ωB ∶ ωC= 2 ∶ 2 ∶ 1
C.
D.
11.如图所示,修正带是一种常见的学习用具,是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的,其原理可简化为图中所示的模型。A、B是转动的大小齿轮边缘的两点,C是大轮上的一点,若A、B、C的轨道半径之比为2:3:2,则A、B、C的向心加速度大小之比( )
A.9:6:4B.9:6:2C.6:4:3D.6:3:2
12.如图所示,普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置等组成。车轮有大车轮和小车轮,大车轮上固定有手轮圈,手轮圈由患者直接推动。已知大车轮、手轮圈、小车轮的半径之比为,假设轮椅在地面上做直线运动,手和手轮圈之间、车轮和地面之间都不打滑,则下列说法正确的是( )
A.大车轮与小车轮的周期之比为
B.手轮圈与小车轮的角速度之比为
C.大车轮与手轮圈两边缘的线速度之比为
D.大车轮轴心与小车轮轴心的速度之比为
【圆周运动多解问题知识点梳理】
1. 多解问题的成因
因匀速圆周运动具有周期性,使得前一个周期中发生的事件在后一个周期中同样可能发生,这要求我们在确定做匀速圆周运动的物体的运动时间时,必须把各种可能都考虑进去。
2. 常见类型
高中阶段常见的几种与匀速圆周运动相结合的多解问题的类型:
a. 匀速圆周运动和平抛运动相结合;
b. 匀速圆周运动和匀速直线运动相结合;
c. 匀速圆周运动和匀变速直线运动相结合。
3. 解决匀速圆周运动多解问题的方法
(1)首先应明确两个物体参与运动的性质和求解的问题。两个运动虽然独立进行,但是一定有关联,其关联点一般是时间或位移,正确寻找关联点是解题的关键。
(2)注意圆周运动的周期性造成的多解。分析时可暂时不考虑周期性,表示出一个周期的情况,再根据圆周运动的周期性,在转过的角度上加2πn(n的具体取值由题意而定)。
【圆周运动多解问题举一反三练习】
13.如图所示,一位同学玩飞镖游戏。圆盘最上端有一点P,飞镖抛出时与P在同一竖直面内等高,且距P点的距离为L。在飞镖以初速度垂直盘面瞄准P点抛出的同时,圆盘绕经过盘心O点的水平轴在竖直平面内匀速转动。忽略空气阻力,重力加速度为g,若飞镖恰好击中P点,求:
(1)圆盘的半径;
(2)圆盘转动角速度的最小值;
(3)P点随圆盘转动的线速度。
14.(多选)如图所示的装置可测量子弹的飞行速度。在一根轴上相隔s=1m处安装两个平行的薄圆盘,使轴带动两盘以n=3000r/min的转速匀速转动,飞行的子弹平行于轴沿一直线穿过两圆盘,即在盘上留下两个孔,现测得两小孔所在半径间的夹角为30°,子弹飞行速度大小可能是( )
A.44.6m/sB.600m/sC.54.5m/sD.800m/s
15.如图所示,直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动。一子弹以水平速度沿圆筒直径方向从左侧射入圆筒,从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为h,则( )
A.子弹在圆筒中的水平速度为B.子弹在圆筒中的水平速度为
C.圆筒转动的角速度可能为D.圆筒转动的角速度可能为
16.如图所示,水平放置的圆柱形筒绕其中心对称轴匀速转动,筒的半径,筒壁上有一小孔P,一小球从孔正上方处由静止释放,此时小孔开口向上转到小球正下方。已知孔的半径略大于小球半径,筒壁厚度可以忽略,若小球恰好能够从小孔离开圆筒,g取。则筒转动的周期可能为( )
A.B.C.D.
【频闪问题知识点梳理】
首先要确定频闪的周期,然后通过θ1=ω1t求出物体在频闪的第一个周期的第一个位置,同理再求出第二个周期的第二个位置,算出第一个和第二个位置的夹角θ,通过ω=θ/t求出在频闪灯光下的角速度。
【频闪问题举一反三练习】
17.(多选)带有一白点的黑色圆盘,绕过其中心且垂直于盘面的轴沿逆时针方向匀速转动,转速。某同学在暗室中用频闪光源照射圆盘,则( )
A.如果频闪光源每秒闪光10次,该同学观察到白点逆时针转动
B.如果频闪光源每秒闪光12次,该同学观察到白点顺时针转动
C.如果频闪光源每秒闪光15次,该同学观察到白点顺时针转动,转速为5r/s
D.如果频闪光源每秒闪光20次,该同学只能在圆盘上的两个位置观察到白点
18.如图所示,带有一白点的黑色圆盘,绕过其中心且垂直于盘的轴沿顺时针方向匀速转动,角速度。在暗室中用每秒闪光21次的频闪光源照射圆盘,则( )
A.观察到白点顺时针转动
B.观察到的白点转动方向与闪光频率无关
C.白点转动周期为2πs
D.白点转动的角速度为2πrad/s
19.如图所示,电风扇在闪光灯下运转,闪光灯每秒闪30次,风扇转轴O上装有3个扇叶,它们互成120°角,当风扇转动时,观察者感觉扇叶不动,则风扇转速不可能是( )
A.600 r/minB.900 r/min
C.1 200 r/minD.3 000 r/min
【圆周运动追及问题知识点梳理】
选参考系,利用相对运动法解决两物体的追击和相遇问题,往往十分快捷简便。在圆周运动中,利用“相对角速度”处理追击和相遇问题。用“相对角速度”处理同心圆周运动中的追击和相遇问题,就是以角速度较小的物体为参照物,把它看作静止不动,则角速度较大的物体以“相对角速度”绕它做圆周运动。由可得:
最后求出时间t。
【圆周运动追及问题举一反三练习】
20.机械手表中的分针与秒针可视为匀速转动。请你仔细观察一下,分针与秒针从第一次重合至第二次重合,中间经历的时间最接近( )
A.B.C.D.与分针位置有关的一个变量
21.每天到了中午,很多同学会因为肚子饿而分散课堂注意力,如果小刘同学把注意力放到关注钟表上,他从12点整发现此时的分针与秒针恰好重合,直到下一次分针与秒针再次重合,请问他这次分散课堂注意力过程的时间为( )
A.1分钟B.分钟C.分钟D.分钟
22.如图所示,质点a、b在同一平面内绕质点c沿逆时针方向做匀速圆周运动,它们的周期分别是Ta和Tb,
(1)试求出a、b距离最近的最短时间间隔;
(2)知Ta∶Tb=1∶k(k>1,为正整数)。试求出从图示位置开始,在b运动一周的过程中,a、b距离最近的次数。(结果用k表示)
23.如图所示,质点a、b在同一平面内绕质点c沿逆时针方向做匀速圆周运动,它们的周期之比Ta∶Tb=1∶k(k>1,为正整数)。从图示位置开始,在b运动一周的过程中( )
A.a、b距离最近的次数为k次
B.a、b距离最近的次数为k-1次
C.a、b、c共线的次数为2k次
D.a、b、c共线的次数为2k+2次
定义
大小
单位
线速度(v)
做圆周运动的物体通过的弧长Δs与所用时间Δt的比值
v=ΔsΔt
m/s
角速度(ω)
做圆周运动的物体,半径转过的角度Δθ与所用时间Δt的比值
ω=ΔθΔt
rad/s
周期(T)
做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间
T=2πω=2πrv
s
转速(n)
物体转动的圈数与所用时间之比
n=ω2π
r/s
同轴转动
皮带传动
齿轮传动
摩擦传动
装置
A、B两点分别在同轴转动的两个圆盘的边缘上
两个轮子用皮带连接,A、B两点分别是两个轮子边缘的点
两个齿轮的齿啮
合,A、B两点分别是两个齿轮边缘上的点
两个摩擦轮靠摩
擦传动,A、B两点
分别是两轮边缘
上的点
特点
A、B两点角速度、周期、频率相同;
线速度与半径成正比, vAvB=rR
A、B两点线速度大小相等;角速度与半径成反比,ωAωB=rR;
周期与半径成正比, TATB=Rr
A、B两点线速度
大小相等;角速度
与半径成反比, ωAωB=r2r1;周期与半径成正比, TATB=r1r2
A、B两点线速度
大小相等;角速度
与半径成反比, ωAωB=rR;周期与半径
成正比, TATB=Rr
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