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专题02 圆周运动及其应用综合复习(教师版)
一、单选题
1.如图所示,陀螺在平铺于水平桌面的白纸上稳定转动,若在陀螺表面滴上几滴墨水,则由于陀螺转动甩出的墨水在纸上的痕迹最接近于( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】
墨水飞出后,水平方向向上做匀速直线,且速度方向与半径垂直。故ACD错误,B正确。
故选B。
2.如图所示,两个相同材料制成的靠摩擦传动的轮A和轮B水平放置(两轮不打滑),两轮半径,当主动轮A匀速转动时,在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止,若将小木块放在B轮上,欲使木块相对B轮能静止,则木块距B轮转轴的最大距离为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】
由题可知,两轮边缘的线速度大小相等,则有两轮的角速度之比为
在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止,则有
将小木块放在B轮上,欲使木块相对B轮能静止,则有
联立可得,木块距B轮转轴的最大距离为
故选B。
3.质量分别为M和m的两个小球,分别用长2l和l的轻绳拴在同一转轴上,当转轴稳定转动时,拴M和m的悬线竖直方向的夹角分别为α和β,如图所示,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】
根据牛顿第二定律得
解得
故选A。
4.如图,“旋转飞椅”的座椅通过不可伸长的缆绳悬挂在水平旋转圆盘上(不计空气阻力),当旋转圆盘和座椅绕竖直的中心轴一起匀速转动时,通过测量获得缆绳与竖直方向的夹角,已知当地的重力加速度值,由此可求得( )
A.缆绳受到的拉力 B.人对座椅的压力 C.座椅和人的速度 D.座椅和人的加速度
【答案】D
【详解】
A.设通过测量获得缆绳与竖直方向的夹角为,座椅和人的质量分别为M和m,座椅和人竖直方向受力平衡
因座椅和人的质量的未知,无法求出缆绳受到的拉力。A错误;
B.人竖直方向受力平衡
得
人对座椅的压力
人的质量的未知,无法求出人对座椅的压力。B错误;
C.设座椅和人做圆周运动的半径为r,由牛顿第二定律
得
因半径为r未知,无法求出座椅和人的速度。C错误;
D.由牛顿第二定律
得
夹角和g已知,可求出座椅和人的加速度。D正确。
故选D。
5.下面是地球和月亮的一段对白,地球说:“我绕太阳运动1s要走30km,你绕我运动1s才走1km,你怎么走的那么慢?”;月亮说:“话不能这样讲,你一年才绕一圈,我27.3天就绕了一圈,你说说谁转的更快?”,下面对它们的对话分析正确的是( )
A.地球的转速大 B.地球的线速度大
C.月亮的周期大 D.月亮的角速度小
【答案】B
【详解】
根据线速度的概念,即
可知,地球的线速度比月球的线速度大;根据角速度的概念,即
可知,月球的周期小,则月球的角速度比地球的角速度大,月球的转速比地球的转速大,则选项B正确,ACD错误。
故选B。
6.一个半径为R的纸质小圆筒,绕其中心轴O匀速转动,角速度为。一粒子弹沿半径AO方向由纸筒上点A打进并从纸筒简上的点B高速穿出,如图所示。若AB弧所对的圆心角为θ。则子弹的最大速度v大约为( )
A.R B.
C. D.
【答案】D
【详解】
子弹穿过两个弹孔所需的时间为
若子弹从B点飞出,则圆桶需要转过的最小角度为,当圆桶转过的角度最小时,圆桶转动的时间最短,对应的子弹速度最大。此时圆桶转动的时间为
联立可得
解得
故选D。
7.将地球看成是绕地轴匀速转动的圆球体,已知地球半径为R,自转周期为T,则地面上纬度为θ的某点的线速度大小为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】
地面上纬度为θ的某点的转动半径
根据
故选C。
8.如图所示为一种齿轮传动装置,忽略齿轮啮合部分的厚度,甲、乙两个轮子的半径之比为1∶3,则在传动的过程中( )
A.甲、乙两轮的角速度大小之比为1∶3
B.甲、乙两轮的周期之比为3∶1
C.甲、乙两轮边缘处的线速度之比为3∶1
D.甲、乙两轮边缘上的点相等时间内转过的弧长之比为1∶1
【答案】D
【详解】
C.这种齿轮传动,与不打滑的皮带传动规律相同,即两轮边缘的线速度大小相等,即线速度之比为1∶1,选项C错误;
D.根据线速度的定义
可知,弧长
即弧长之比为1∶1,选项D正确;
A.根据
甲、乙两个轮子的半径之比1∶3,故甲、乙两轮的角速度之比
选项A错误;
B.周期
所以甲、乙两轮的周期之比
选项B错误。
故选D。
9.如图甲,小球在轻质杆的作用下以不同的初速度在竖直平面内做圆周运动,N为小球对杆的作用力大小,v是小球在最高点的瞬时速度大小,乙图为N﹣v2关系,其中a=10,b=1,单位都采用国际单位制,g取10m/s2,下列说法正确的( )
A.圆周半径R=1m
B.小球的质量为0.1kg
C.v2=c时,杆对小球弹力方向向上
D.若v2=2,则杆对小球弹力大小为10N
【答案】D
【