(普查练习)第8课 圆周运动-2023版高考物理一轮【提分宝典】全考点普查随堂课后练(全国版)

第8课　　　　　圆周运动

普查与练习8　　　　　圆周运动

1．圆周运动的描述、理解匀速圆周运动

a．实验：探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系

(1)(2023改编题，6分)在探究向心力的大小与半径、质量、角速度关系的实验中，用到的向心力演示器如图所示。

变速塔轮2和3通过皮带相连，两塔轮均有上中下三层，按自上到下的顺序一一对应，两侧各层半径之比分别为1∶1、2∶1、3∶1。匀速转动手柄1可以使带刻度的长臂4和短臂5随之匀速转动，臂上的槽内小球也随着做匀速圆周运动。小球做匀速圆周运动所需的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，长臂的两个挡板下端由金属丝相连。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。已知测力套筒的弹簧相同，根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力大小的比值。

①现将小球分别放在两臂的槽内，为探究小球受到的向心力大小与角速度大小的关系，下列做法正确的是____________。

A．在小球运动半径相等的情况下，用质量相同的钢球做实验

B．在小球运动半径相等的情况下，用质量不同的钢球做实验

C．在小球运动半径不等的情况下，用质量不同的钢球做实验

D．在小球运动半径不等的情况下，用质量相同的钢球做实验

②在探究向心力与半径、质量、角速度的关系时，用到的实验方法是____________。

③若将皮带连在左右塔轮的中间一层，将质量相等的两球分别置于短臂外端和长臂的中间位置，匀速转动手柄1，则通过计算得出左右标尺8上露出的红白标记数之比约为____________。

 

答案：①A(2分)　②控制变量法(2分)

③1∶4(2分)

解析：①要探究小球受到的向心力大小与角速度的关系，需控制小球的质量和运动半径不变，故A项正确，B项、C项、D项均错误。

②探究向心力的大小与质量m、角速度ω和半径r之间的关系，需要采用控制变量法。

③设皮带连接的左右塔轮半径分别为r1和r2，左右塔轮的角速度分别为ω1和ω2，已知

左右塔轮边缘的线速度大小相等，将皮带连在左右塔轮的中间一层，塔轮半径之比为2∶1，根据v＝ωr可得，ω1∶ω2＝1∶2；已知m、r相等，根据F＝mω2r可得F1∶F2＝ω∶ω＝1∶4。

 

b．根据v、ω、T和a之间的关系求解圆周运动的各物理量

(2)(多选)(2018江苏单科，4分)火车以60 m/s 的速率转过一段弯道，某乘客发现放在桌面上的指南针在10 s内匀速转过了约10°。在此10 s时间内，火车(　　)

A．运动路程为600 m                           B．加速度为零

C．角速度约为1 rad/s                           D．转弯半径约为3.4 km

 

答案：AD

解析：火车做匀速圆周运动，火车在10 s内运动的路程为s＝vt＝60×10 m＝600 m，故A项正确。做圆周运动的物体，速度方向时刻在变化，其加速度不可能为零，故B项错误。指南针10 s内转过了10°，即转过了θ＝ rad，火车与指南针保持相对静止，火车也转过了θ＝ rad，根据圆周运动的角速度公式ω＝得，ω＝ rad/s，故C项错误。根据线速度和角速度的关系式v＝ωr可知，r＝＝ m≈3 439 m≈3.4 km，故D项正确。

 

(3)(2023改编题，6分)如图所示，为一皮带传动装置，右轮半径为r，a为它边缘上一点；左侧是一轮轴，大轮半径为4r，小轮半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r。c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上。若传动过程中皮带不打滑，则(　　)

A．a点和b点的角速度大小之比为1∶2

B．a点和c点的线速度大小之比为1∶2

C．a点和d点的周期之比为2∶1

D．a点和d点的向心加速度大小之比为1∶1

 

答案：D

解析：靠皮带传动，两轮子边缘上的点线速度大小相等，所以a、c两点的线速度大小相等；共轴转动的物体上各点具有相同的角速度，所以b、c、d三点的角速度相等；根据v＝rω，知a、c两点的角速度之比为2∶1，则a、b、c、d四点的角速度之比ωa∶ωb∶ωc∶ωd＝