人教版 (2019)必修 第二册1 圆周运动精品课后复习题

6.1圆周运动同步练习-高中物理人教版（新课标）必修二

一、单选题（本大题共10小题，共40.0分）

1. 在深圳市科学馆中，看到的科技魔轮如图所示。齿轮匀速转动时，观测者感觉齿轮悬浮在空中，增强了魔术效果。P点到转轴的距离小于Q点到转轴的距离。关于科技魔轮，下列说法正确的是

A. 齿轮“悬浮”，说明齿轮不受重力
B. 齿轮匀速转动过程中，P点的周期大于Q点的周期
C. 齿轮匀速转动过程中，P点的角速度大于Q点的角速度
D. 齿轮匀速转动过程中，P点的线速度小于Q点的线速度
 

2. 图一皮带传动装置，皮带在转动过程中不打滑，大轮半径与小轮半径的比为5：3，比较两皮带轮缘上的A，B两点线速度大小及角速度大小

A. 线速度大小相同，角速度大小相同
B. 线速度大小不同，角速度大小不同
C. 线速度大小相同，角速度大小不同
D. 线速度大小不同，角速度大小相同

3. 自行车的大齿轮、小齿轮、后轮是相互关联的三个转动部分如图，行驶时

A. 大齿轮边缘点比小齿轮边缘点的线速度大
B. 后轮边缘点比小齿轮边缘点的角速度大
C. 大齿轮边缘点与小齿轮边缘点的向心加速度与它们的半径成正比
D. 后轮边缘点与小齿轮边缘点的向心加速度与它们的半径成正比

4. 关于描述匀速圆周运动快慢的物理量下列说法中正确的是：

A. 角速度、周期、向心加速度 B. 线速度、弧长、向心力
C. 周期、位移、角速度 D. 转速、频率、线速度

5. 关于匀速圆周运动，下列说法不正确的是

A. 角速度不变 B. 线速度不变 C. 频率不变 D. 周期不变

6. 家用台式计算机上的硬磁盘的磁道如图所示，O点为磁道的圆心，A，B两点位于不同的磁道上，硬磁盘绕O点匀速转动时，A，B两点

A. 角速度大小始终不相等
B. 周期大小始终不相等
C. 线速度大小始终相等，方向始终相同
D. 线速度大小始终不相等，方向始终不同
 

7. 做匀速圆周运动的物体，下列哪些量是变化的：

A. 速度 B. 速率 C. 角速度 D. 周期

8. 如图所示为某一传动装置转动结构示意图。A、B、C分别是该装置的转轮1、2、3边缘上的三个点，到各自转动轴的距离分别为、和。其中，转轮1为主动轮，转动频率为；转轮2、3为从动轮，且转轮2转动频率为。若转轮3转动频率未知，则下列表达式正确的为   

A.  B.  C.   D.  

9. 计算机硬盘上的磁道为一个个不同半径的同心圆，如图所示．M、N是不同磁道上的两个点．当磁盘转动时，比较M、N两点的运动，下列判断正确的是

A. M、N的角速度大小相等 B. M、N的线速度大小相等
C. M点的线速度大于N点的线速度 D. M点的角速度小于N点的角速度

10. 物体在做匀速圆周运动的过程中，关于其线速度的说法正确的是     

A. 大小保持不变，方向时刻改变 B. 大小时刻改变，方向保持不变
C. 大小、方向均保持不变 D. 大小、方向均时刻改变

二、填空题（本大题共5小题，共20.0分）

11. 如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三个轮的半径关系是。若皮带不打滑，则A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的角速度之比____________________；线速度之比___________________________。
12. 请写出描述圆周运动快慢的物理量

______________  _______________  _______________  ___________________

13. 质点做匀速圆周运动时，沿着圆周运动一周所用的时间叫做匀速圆周运动的                    。用符号T表示。它与线速度和角速度的关系分别是                    、                    。
14. 有一种叫“飞椅”的游乐项目，其示意图如图所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动．重力加速度为g，不计钢绳的重力．当转盘以角速度匀速转动时，钢绳与转轴始终在同一竖直平面内，钢绳与竖直方向的夹角为，则转盘转动的角速度________．
15. 做匀速圆周运动的质点一定会受到______的作用；向心加速度是描述做圆周运动的物体线速度的______变化快慢的物理量。

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

16. 一个有一定厚度、半径为60cm的圆盘A，可以绕通过中心垂直盘面的水平轴转动．圆盘加速度转动时，角速度的增加量与对应时间的比值定义为角加速，即．
    
    为检测圆盘做匀加速转动时的角加速度，设计下实验：如图甲所示，将打点计时器B固定在桌面上，纸带C的一端穿过打点计时器的限位孔D，另一端与圆盘相连，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上，接通频率电源，打点计时器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动．
    通过实验我们获得了如图乙所示的纸带图中0、1、2、3、4为计数点，相邻两个计数点间还有4个点未画出、、、那么打点计时器打下计数点2时纸带运行的速度大小为______，计算纸带加速度的关系式为______，圆盘转动的角加速度大小为______计算结果都保留两位有效数字．
17. 学习向心力和向心加速度知识时，物理兴趣组陈柯宏同学做了如图所示小实验，通过实验体验一下手拉细绳的力。请根据你的体验，说出在下述几种情况下，向心力怎样变化？选填：增加、减小、不变
    当r不变，运动中使橡皮塞的角速度增大，向心力将______；
    运动中，改变半径r尽量使角速度保持不变，当r______时，向心力将减小；
    换个质量更大的橡皮塞，并保持半径r和角速度不变，则向心力F将______；
    这个小实验表明，做圆周运动的物体向心力F的大小跟物体的质量m、圆周半径r和角速度有关，根据所学知识，你知道它们之间的关系表达式吗？请写出来：______。

四、计算题（本大题共2小题，共20.0分）

18. 如图甲，水平转盘上放有质量为m的物块，物块到转轴的距离为r，物块和转盘间的动摩擦因数为，设物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知重力加速度为g．
    
    
     

当水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好能相对静止，求的值；

将物块和转轴用细绳相连，如图乙，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小；

将物块和转轴用细绳相连，当转盘的角速度时，求细绳的拉力的大小．






 

19. 如图所示，用一根长为的细线，一端系一质量为的小球可视为质点，另一端固定在一光滑锥体顶端，锥面与竖直方向的夹角，当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为时，细线的张力为取，，，结果可用根式表示求：

若要小球刚好离开锥面，则小球的角速度至少为多大；

若细线与竖直方向的夹角为，则小球的角速度为多大。

答案和解析

1.【答案】D
 

【解析】

【分析】
共轴转动，角速度相等，靠摩擦传动以及靠链条传动，线速度大小相等，抓住该特点，运用线速度、角速度、周期公式比较大小关系。
本题考查了线速度、角速度和周期、转速；解决本题的关键知道共轴转动，角速度相等，靠摩擦和皮带传动，线速度相等。
【解答】
A.齿轮“悬浮”是视觉效果，齿轮做匀速圆周运动，仍然受到重力作用，故A错误；
点Q点在同一齿轮上，故两点的角速度相同，周期相同，由于P点到转轴的距离小于Q点到转轴的距离，根据可知，P点的线速度小于Q点的线速度，故BC错误，D正确。
故选D。  

2.【答案】C
 

【解析】

【分析】
靠传送带传送的各点线速度大小相等，根据公式，可判定角速度大小关系。
该题考查皮带传动相关知识，掌握描述圆周运动物理量间的关系是关键。
【解答】
传送带传送的各点线速度大小相等，所以AB点线速度大小相等，根据公式，因A、B点的运动半径不同，故角速度大小不相等，故ABD错误，C正确。
故选C。  

3.【答案】D
 

【解析】

【分析】
自行车的链条不打滑，A与B的线速度大小相等，B与C绕同一转轴转动，角速度相等，由研究A与B角速度的关系．由向心加速度公式，分别研究A与B和B与C的向心加速度的关系。
本题考查灵活选择物理规律的能力．对于圆周运动，公式较多，要根据不同的条件灵活选择公式。
【解答】
A.自行车的链条不打滑，大齿轮边缘点比小齿轮边缘点的线速度大小相等，故A错误；
B.后轮边缘点比小齿轮边缘点属于绕同一转轴转动，角速度相等，故B错误；
C.大齿轮边缘点与小齿轮边缘点，线速度大小相等，由公式可知，向心加速度与半径成反比，故C错误；
D.轮边缘点与小齿轮边缘点的角速度相等，由公式得，向心加速度与半径成正比，故D正确。
故选D。  

4.【答案】D
 

【解析】

【分析】
本题考查了描述圆周运动快慢的物理量，难度不大，属于基础题。
速度是描述物体运动快慢的物理量，加速度是描述速度变化快慢的物理量。
【解答】
A.向心加速度是描述速度变化快慢的物理量，故A错误；
B.弧长是描述物体运动轨迹的长度，向心力是物体的受力情况，不描述运动快慢，故B错误；
C.位移描述物体位置变化的物理量，故C错误；
D.转速、频率、线速度都是描述物体运动快慢的物理量，转速快，频率大，线速度大，我们就说物体转动快，故D正确。
故选D。  

5.【答案】B
 

【解析】解：A、匀速圆周运动的角速度的大小和方向都不变，故A正确；
B、匀速圆周运动的线速度大小不变，方向变化，是变速运动，故B错误；
CD、匀速圆周运动转动一圈的时间叫做周期，是不变的，所以匀速圆周运动的频率不变，故CD正确；
本题选错误的，
故选：B。
匀速圆周运动速度大小不变，方向变化，是变速运动；周期和频率不变；角速度的大小和方向都不变。
本题重点掌握匀速圆周运动的定义，知道它的运动特征，明确变化的量与不变的量。
 

6.【答案】D
 

【解析】

【分析】
同轴转动，角速度相等，根据，分析周期和线速度。
解决该题的关键是明确知道同轴转动的角速度关系，熟记周期、线速度和角速度的关系式。
【解答】
在同一转动物体上，各点的角速度相等，周期相等，故AB错误；
线速度大小始终不相等，方向始终不同，故C错误，D正确。
故选D。  

7.【答案】A
 

【解析】

【分析】 
本题主要考查匀速圆周运动物理量，匀速圆周运动中各个物理量的关系比较明确，只有速度是矢量，要发生变化，本题比较简单。速度是矢量，无论是大小还是方向变化，速度都会变化；速率和周期都没有方向，只判断大小是否变化就可以了，匀速圆周运动角速度大小和方向均不变。

【解答】 

A.匀速圆周运动指的是物体运动的速率不变，速度是矢量，有大小也有方向，在匀速圆周运动中速度是时刻在变化的，故A正确；
速率和周期都是没有方向的，由于是匀速圆周运动，所以它们都是不变的，而且匀速圆周运动的角速度大小方向均不变，故BCD错误。
故选A。 
 

8.【答案】B
 

【解析】

【分析】
由传动装置中各边缘的线速度大小相等，结合即可分析求解。
掌握传动中哪些量是不变的或哪些量是相等的是求解的关键。
【解答】
各滚轮边缘线速度大小为：，则；
解得：或者，故B正确，ACD错误。
故选B。  

9.【答案】A
 

【解析】

【分析】
本题考查线速度和角速度的概念，比较简单。
当磁盘转动时，由于M、N同轴转动，故它们的角速度相同，由此分析判断。
【解答】
AD、角速度公式：，同轴转动，角速度相等，故A正确，D错误；
BC、根据角速度与线速度关系公式，M点的转动半径小于N点，因此M点的线速度小于N点的线速度，故BC错误；故选：A。  

10.【答案】A
 

【解析】

【分析】

匀速圆周运动的速度的大小不变，方向时刻改变，解决本题的关键掌握匀速圆周运动的特点：速度的大小不变，方向时刻改变。

【解答】

匀速圆周运动的速度的大小不变，方向时刻改变，故A正确，BCD错误； 
故选A。
 

11.【答案】1：2：：1：2
 

【解析】

【分析】

b、c两点共轴角速度相等，a、b两点共线，线速度相等，设bc角速度相同，再根据角速度和线速度的关系求解。

本题考查圆周运动，关键是知道共轴角速度相等，皮带轮上线速度相等。

【解答】

由于A轮和B轮是皮带传动，皮带传动的特点是两轮与皮带接触点的线速度的大小与皮带的线速度大小相同，
故

：：1
由角速度和线速度的关系式可得

由于B轮和C轮共轴，故两轮角速度相同，
即，
故：：1
：：：2：2
由角速度和线速度的关系式可得
：：：2
：：：1：2
故答案为：1：2：2，1：1：2。

12.【答案】线速度；角速度；周期；转速或频率。
 

【解析】分析：
根据描述圆周运动常用的物理量解答即可。
解答：
描述圆周运动常用的物理量有线速度；角速度；周期；转速或频率。
 

13.【答案】周期； ；
 

【解析】

【分析】
本题考查匀速圆周运动的周期，线速度，角速度，由公式，即可解答。
【解答】
质点做匀速圆周运动时，沿着圆周运动一周所用的时间叫做匀速圆周运动的周期。周期用符号T表示。它与线速度和角速度的关系分别是由公式，。
故答案为：周期；，。  

14.【答案】
 

【解析】

【分析】本题主要考查向心力，角速度。根据重力和拉力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出转盘转动的角速度；
【解答】由向心力公式得，则 ．  

15.【答案】向心力  方向
 

【解析】解：做匀速圆周运动的质点一定会受到向心力的作用，向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小，是描述线速度方向变化快慢的物理量。
故答案为：向心力，方向
质点做速度大小不变，方向时刻变化的圆周运动叫做匀速圆周运动，其合外力提供向心力；向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小，是描述线速度方向变化的快慢的物理量；
本题关键是明确匀速圆周运动的运动性质，明确向心加速度的物理意义，不难。
 

16.【答案】；；
 

【解析】解：2点的瞬时速度．
、、、，
则，

则．
因为，
则角加速度．
故答案为：，，．
根据平均速度等于中间时刻瞬时速度求出2点的瞬时速度，然后根据求解角速度；
用逐差法求解出加速度，再根据加速度等于角加速度与半径的乘积来计算角加速度．
解决的关键通过纸带求解瞬时速度和加速度，要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，以及知道加速度与角加速度的关系．
 

17.【答案】增加  减小  增加 
 

【解析】解：当r不变，运动中使橡皮塞的角速度增大，向心力将增大。
运动中，改变半径r尽量使角速度保持不变，当r减小时，向心力将减小。
换个质量更大的橡皮塞，并保持半径r和角速度不变，细绳的拉力增大，则向心力F增大。
根据已学的知识可知，向心力的公式为：。
故答案为：增加减小增加；
根据向心力公式分析即可求解。
本题主要考查了向心力公式的直接应用，难度不大，属于基础题，注意控制变量法的应用。
 

18.【答案】解：设水平转盘以角速度匀速转动时，物块与转盘刚好要相对滑动，此时物体所需向心力恰好最大静摩擦力提供，则
解得
由于，物体受到的最大静摩擦力大于所需向心力，此时绳对物体没有拉力，故
由于物体受到的最大静摩擦力不足以提供所需向心力，此时绳对物体有拉力，则
得此时绳子对物体拉力的大小为。
 

【解析】本题主要考查圆盘上物体的圆周运动，解决本题的关键求出绳子恰好有拉力时的临界角速度，当角速度大于临界角速度，摩擦力不够提供向心力，当角速度小于临界角速度，摩擦力够提供向心力，拉力为0。
根据牛顿第二定律求出绳子恰好有拉力时的角速度；
当角速度大于临界角速度，拉力和摩擦力的合力提供向心力。当角速度小于临界角速度，靠静摩擦力提供向心力；
当角速度大于临界角速度，靠静摩擦力和绳子的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律求出细绳的拉力大小；
 

19.【答案】解：

小球刚要离开锥面时的速度，此时支持力为零，只受重力和绳子的拉力。

根据牛顿第二定律得：

计算得出：

当细线与竖直方向成角时，小球已经脱离圆锥面。同理，由牛顿第二定律及向心力公式有：
计算得出：。

【解析】本题的关键点在于判断小球是否离开圆锥体表面，不能直接应用向心力公式求解，并要运用数学知识作出图象，难度较大。

小球刚要离开锥面时的速度，此时支持力为零，根据牛顿第二定律求出该临界角速度；
若细线与竖直方向的夹角为时，小球离开锥面，由重力和细线拉力的合力提供向心力，运用牛顿第二定律求解。