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课时测评8 匀速圆周运动
(时间:30分钟 满分:60分)
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(选择题1-11题,每题4分,共44分)
1.(2024·广州市高一期中)用细线拴住一个小球在光滑的水平面内做匀速圆周运动,下列描述小球运动的物理量发生变化的是( )
A.线速度 B.角速度
C.转速 D.周期
答案:A
解析:小球做匀速圆周运动,速度的大小不变,即速率不变,方向时刻改变,所以小球的速度不断改变,A正确;匀速圆周运动中,角速度、周期和转速都是不变的,B、C、D错误。故选A。
2.(2023·广东广州高一阶段练习)某质点绕圆轨道做匀速圆周运动,下列说法中正确的是( )
A.该质点的速度始终不变,做的是匀速运动
B.该质点的速度大小不变,方向时刻改变,是变速运动
C.该质点的速度大小不变,因而加速度为零,处于平衡状态
D.相同时间内通过的弧长相等,所以速度不变
答案:B
解析:质点在相同时间内通过的弧长相等,速度大小始终不变,但是方向不断变化,所以质点做的不是匀速运动,是变速运动,A、D错误,B正确;该质点速度大小不变,但是方向不断变化,即速度不断变化,因而加速度不为零,不是处于平衡状态,C错误。故选B。
3.汽车在公路上行驶时一般不打滑,轮子转一周,汽车向前行驶的距离等于车轮的周长。某国产轿车的车轮半径约为30 cm,当该型号的轿车在高速公路上匀速行驶时,驾驶员面前速度计的指针指在“120 km/h”上,可估算出该车轮的转速近似为(π取3.14)( )
A.1 000 r/s B.1 000 r/min
C.1 000 r/h D.2 000 r/s
答案:B
解析:根据公式v=ωr和ω=2πn可得n=≈17.7 r/s=1 062 r/min,B正确。
4.(多选)一质点做匀速圆周运动,其线速度大小为4 m/s,转动周期为2 s,下列说法正确的是( )
A.角速度为0.5 rad/s
B.转速为0.5 r/s
C.运动轨迹的半径为 m
D.频率为0.5 Hz
答案:BCD
解析:由题意知v=4 m/s,T=2 s,根据角速度与周期的关系可知ω==π rad/s≈3.14 rad/s;由v=ωr得r== m;由T=得转速n== r/s=0.5 r/s;又由频率与周期的关系得f==0.5 Hz。故A错误,B、C、D正确。
5.(多选)假设火车以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,火车的( )
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:由l=vt知l=600 m,A正确;火车在弯道做曲线运动,速度方向变化,加速度不为零,B错误;由10 s内转过10˚知,角速度ω== rad/s,C错误;由v=ωr知,r== m≈3.4 km,D正确。
6.下列关于随地球一起自转的物体的说法正确的是( )
A.运动周期是1年 B.运动周期是1天
C.线速度约为2 m/s D.角速度约为6 rad/s
答案:B
解析:随地球一起自转的物体,运动周期为1天,故A错误,B正确;角速度大小为ω=≈7.3×10-5 rad/s,故D错误;根据v=ωr,运动半径未知,因此无法得到该物体运动的线速度大小,故C错误。故选B。
7.修正带的结构如图所示,包括上下盖座、大小齿轮、压嘴座等部件,大小齿轮分别嵌合于大小轴孔中,大小齿轮相互啮合,a、b两点分别位于大小齿轮的边缘,则关于这两点的线速度大小、角速度关系说法正确的是( )
A.线速度大小相等,角速度不等
B.线速度大小不等,角速度相等
C.线速度大小相等,角速度相等
D.线速度大小不等,角速度不等
答案:A
解析:根据题意可知,大小齿轮由于边缘啮合,所以边缘上的点的线速度大小相等,而齿轮的半径不一样,由公式v=ωr可知,角速度的大小不等。故选A。
8.(2024·清远市高一校联考期中)一棵大树将要被伐倒的时候,有经验的伐木工人就会双眼紧盯树梢,根据树梢的运动情形判断大树正在朝哪个方向倒下,从而避免被倒下的大树砸伤。从物理知识的角度来解释,以下说法正确的是( )
A.树木开始倒下时,树梢的角速度较大,易于判断
B.树木开始倒下时,树梢的线速度较大,易于判断
C.树木开始倒下时,树梢的周期较大,易于判断
D.伐木工人的经验缺乏科学依据
答案:B
解析:树木开始倒下时,以树根部为圆心做圆周运动,角速度较小,由角速度大小不能判断树木倒下的方向,由v=ωr知,树梢的r较大,线速度较大,且线速度有方向性,易判断树木倒下的方向,A、D错误,B正确;树木开始倒下时,树梢的周期较大,周期没有方向,由周期不能判断树木倒下的方向,C错误。故选B。
9.(多选)(2024·东莞市高一)某电风扇的调速器有四挡,控制的转速分别为:n1=600 r/min,n2=800 r/min,n3=1 000 r/min,n4=1 200 r/min,下列说法中正确的是( )
A.一挡和四挡风扇叶片转动的周期之比是1∶2
B.一挡和三挡风扇叶片转动的角速度之比是3∶5
C.四挡和二挡风扇叶片边缘转动的线速度之比是3∶2
D.二挡和一挡风扇叶片转动的角速度之比等于周期之比
答案:BC
解析:一挡和四挡风扇叶片转动的周期之比是==,故A错误;一挡和三挡风扇叶片转动的角速度之比是==,故B正确;四挡和二挡风扇叶片边缘转动的线速度之比是===,故C正确;根据ω=,二挡和一挡风扇叶片转动的角速度之比等于周期的反比,故D错误。故选BC。
10.(多选)(2024·深圳市高一期中)旋转篮球几乎是每个篮球爱好者都会努力提升的一种技能。如图所示,半径约为13 cm的篮球在某同学的手指上旋转,测得篮球上的一个小泥点在1 min内随篮球旋转的圈数为60,由此可估算的物理量是( )
A.篮球旋转的角速度大小
B.篮球旋转的线速度大小
C.小泥点的线速度大小
D.小泥点做圆周运动的周期
答案:AD
解析:小泥点做圆周运动的周期等于篮球的旋转周期,篮球旋转的周期为T== s=1 s,篮球旋转的角速度大小为ω==2π rad/s,故A、D正确;篮球旋转时,不同位置做圆周运动半径不一样,线速度大小也不一样,故B错误;小泥点随篮球旋转,其圆周运动的轨道半径等于泥点到转轴的距离,由于题目中没有该数据,所以小泥点的线速度大小无法估算,故C错误。故选AD。
11.(多选)(2024·湛江市高一期末)如图为车牌自动识别的直杆道闸装置。当汽车前端到达自动识别线ab时,长3m 的直杆道闸OM 开始绕转轴O在竖直平面内匀速转动,汽车则以a =2m/s2 的加速度匀减速刹车,车前端到达直杆处的a'b'恰好停住,用时2s,此时直杆转过了60°。下列说法正确的是( )
A.直杆转动的角速度为rad/s
B.M 点的线速度大小为m/s
C.汽车前端刚到达ab线时,车速大小为4m/s
D.ab线与a'b'线间距为4m
答案:ACD
解析:直杆转动的角速度ω=rad/s=rad/s,A正确;M点的线速度大小v=rω=3×m/s=m/s,B错误;汽车匀减速到0的运动可逆向看为初速度为0的匀加速运动,则汽车前端刚到达ab线时车速大小v0=at=2×2m/s=4m/s,C正确;ab线与a'b'线间距s=at2=×2×22 m=4m,D正确。故选 ACD。
12.(16分)如图所示,在同一竖直平面内有A、B两物体(图中未画出),A物体从a点起以角速度ω沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动,同时B物体从圆心O自由下落,要使A、B两物体在d点相遇,重力加速度为g,求角速度ω必须满足的条件。
答案:ω=(n=0,1,2,…)
解析:B物体从圆心O到d点的运动是自由落体运动,所用的时间t1满足R=,所以t1=
A物体做匀速圆周运动,从a点沿顺时针方向运动到d点,转过的角度应满足θ=2πn+π(n=0,1,2,…)
所用时间t2==(n=0,1,2,…)
由题意知t1=t2
即=(n=0,1,2,…)
解得ω=(n=0,1,2,…)。
学生用书第34页
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