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第六章圆周运动
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1. 圆周运动的基本概念:当运动的轨迹是圆周或圆弧时,这样的运动称为圆周运动。圆周运动是一种重要的基本运动模型,其特点是圆上各点处切线的方向都不相同,因此圆周运动的速度方向时刻都在改变。
2. 描述圆周运动的物理量及其关系:
* 线速度:物体沿圆周运动的弧长与所用时间的比值,记为v。
* 角速度:物体在单位时间内转过的角度,记为ω,单位为弧度/秒。
* 周期:物体完成一次圆周运动所需的时间,记为T,单位为秒。
* 转速:做匀速圆周运动的物体,单位时间内转过的圈数称为转速n,单位为转/秒(r/s)或转/分(r/min)。
* 这些物理量之间的关系为:ω=2π/T=2πf=2nπ,v=rω。
3. 匀速圆周运动:在匀速圆周运动中,力只改变速度的方向,不改变速度的大小。匀速圆周运动是一种特殊的圆周运动,其角速度、周期和转速都是恒定的。
一、单选题
1.中国自主研发的新型平流层飞艇“圆梦号”首次试飞成功,它采用三个六维电机的螺旋桨,升空后依靠太阳能提供持续动力,能自主和遥控升空、降落、定点和巡航飞行,未来或替代亚轨道卫星。假设某次实验中,“圆梦号”在赤道上空指定20公里高度绕地球恒定速率飞行一圈,下列说法中不正确的是( )
A.研究六维电机的螺旋桨转动时,不可把螺旋桨看成质点
B.飞艇绕地球飞行的过程中速度时刻在改变
C.飞艇绕地一圈的平均速度为零
D.飞艇绕地球飞行的过程合力为零
2.如图所示,一质量为M的人站在台秤上,一根长为R的轻杆一端连接一个质量为m的小球,手持轻杆的另一端O点,使小球绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )
A.小球在运动到c点时,台秤受到水平向右的静摩擦力
B.若小球恰好能通过圆轨道最高点,小球的速度为
C.当小球运动到b点处于失重状态,小球对轻杆的作用力一定小于重力
D.小球在a、b、c三个位置时,台秤的示数一定相同
3.如图所示,小物体A与圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则A受到的力是( )
A.重力、支持力
B.重力、支持力、摩擦力
C.重力、支持力、向心力
D.重力、支持力、向心力,摩擦力
4.一个物体在五个恒力的作用下处于平衡状态,现撤去其中两个力,其它力大小和方向不变,则关于物体撤去其中两个力后的运动下列说法正确的是( )
A.可能做圆周运动 B.可能处于静止状态
C.一定做匀变速直线运动 D.一定做匀变速曲线运动
5.如图所示,两轮用皮带传动,皮带不打滑,图中有A、、三点,这三点所在处半径,且A、分别在两轮边缘上。则以下有关各点线速度、角速度的关系中正确的是:( )
A. B. C. D.
6.关于曲线运动,下列说法正确的是( )
A.物体做圆周运动时,其所受合外力的方向一定指向圆心
B.物体做速率逐渐增加的曲线运动时,其所受合外力的方向一定与速度方向相同
C.物体做平抛运动时,其速度的变化与所用时间的比值恒定
D.物体做曲线运动时,其所受合外力的方向一定改变
7.用如图所示的装置来探究钢球做圆周运动所需向心力的大小与质量、角速度和半径之间的关系。探究过程中某次实验时装置的状态如图所示。若两个钢球质量和转动半径相等,且标尺上红白相间的等分标记显示出两个钢球所受向心力的比值为1:4,则与皮带连接的两个变速塔轮的半径之比为( )
A.1∶4 B.4∶1
C.1∶2 D.2∶1
8.铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的,已知内外轨道对水平面倾角为(如图所示),弯道处的圆弧半径为R,若质量为m的火车转弯时速度小于,则( )
A.当火车以此速率通过此弯路时,火车所受各力的合力沿斜面向下方向
B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C.此时铁轨对火车的支持力等于
D.此时铁轨对火车的支持力小于
9.如图所示,小球m在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,下列说法中错误的是( )
A.小球通过最高点的最小速度为
B.小球通过最高点的最小速度为0
C.小球在水平线ab以下管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力
D.小球在水平线ab以上管道中运动时,内侧管壁对小球可能有作用力
10.下列物理量中是标量的是( )
A.向心加速度 B.线速度 C.周期 D.向心力
二、多选题
11.如图所示,半径为R的半球形容器固定在可以绕竖直转轴旋转的水平转台上,转轴与过容器球心O的竖直线重合,转台以一定角速度匀速旋转,有两个质量均为m的小物块落入容器内,经过一段时间后,两小物块都随容器一起转动且相对容器内壁静止,两物块和球心O点的连线相互垂直,且A物块和球心O点的连线与竖直方向的夹角=60°,已知重力加速度大小为