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课时测评7 圆周运动
(时间:30分钟 满分:60分)
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
(选择题1-10题,每题4分,共40分)
1.(多选)(2024·四川自贡高一统考期中)关于曲线运动,下列说法正确的是( )
A.平抛运动是匀变速曲线运动
B.斜上抛运动是匀变速曲线运动
C.圆周运动是匀变速曲线运动
D.匀速圆周运动是匀变速曲线运动
答案:AB
解析:平抛运动和斜上抛运动只受重力作用,所以加速度是恒定的,因此平抛运动和斜上抛运动是匀变速曲线运动,故A、B正确;无论是一般的圆周运动还是匀速圆周运动,其加速度方向都在时刻改变,所以不是匀变速曲线运动,故C、D错误。
2.一个物体以角速度ω做匀速圆周运动时,下列说法中正确的是( )
A.轨道半径越大,线速度越大
B.轨道半径越大,线速度越小
C.轨道半径越大,周期越大
D.轨道半径越大,周期越小
答案:A
解析:由v=rω可知,ω一定时,v与r成正比,A正确,B错误;由T=可知,ω一定时,T与r无关,C、D错误。
3.(2024·重庆万州高一校考期中)一个圆柱形小物块放在水平转盘上,随着转盘一起绕O点匀速转动。通过频闪照相技术对其进行研究,从转盘的正上方向下拍照,得到的频闪照片如图所示,已知频闪仪的闪光频率为24 Hz,则转盘转动的最小转速是( )
A.4 r/s B.8 r/s
C.12 r/s D.16 r/s
答案:A
解析:频闪仪的闪光频率是24 Hz,转速最小时,转动周期最大为T=×6 s=s,则转速为n==4 r/s。
4.如图是一个玩具陀螺。a、b和c是陀螺边缘上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,下列表述正确的是( )
A.a、b和c三点的线速度大小相等
B.a、b和c三点的角速度相等
C.a、b的角速度比c的大
D.c的线速度比a、b的大
答案:B
解析:a、b和c均是同一陀螺上的点,它们做圆周运动的角速度都是陀螺旋转的角速度ω,故B正确,C错误;三点的运动半径关系ra=rb>rc,根据v=rω可知,三点的线速度关系va=vb>vc,故A、D错误。
5.(2024·武汉高一检测)陀螺是中国民间较早出现的玩具之一,为了美观,陀螺上往往会对称地镶嵌一些相同质量、不同颜色的装饰物。如图所示,一小朋友抽打陀螺后使其转动起来,若陀螺的转速为5 r/s,陀螺上一装饰物到中心的距离为2 cm,则装饰物的角速度约为( )
A.17.85 rad/s B.15.7 rad/s
C.31.4 rad/s D.62.8 rad/s
答案:C
解析:陀螺的角速度ω=2πn=31.4 rad/s,装饰物的角速度与陀螺的角速度相同,故选项C正确。
6.(多选)某传动装置如图所示。右轮的半径为r,a是它边缘上的一点。左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮的半径为2r。b点和c点分别位于小轮和大轮的边缘上。若在转动过程中链条不打滑,下列说法正确的是( )
A.a点与b点的线速度大小相等
B.a点与b点的角速度大小相等
C.b点与c点的线速度大小相等
D.b点与c点的角速度大小相等
答案:AD
解析:由圆周运动知识可知,a点与b点为链条传动,线速度相等,A正确;由v=rω得a点与b点角速度不相等,B错误;c点与b点为同轴转动,角速度相等,由v=rω得,c点与b点线速度不相等,C错误,D正确。
7.某品牌电动自行车的铭牌如下:
车型:20寸(车轮直径:508 mm)
电池规格:36 V,12 A·h(蓄电量)
整车质量:40 kg
额定转速:210 r/min
外形尺寸:L1 800 mm×W650 mm×H1 100 mm
充电时间:2~8 h
电机:后轮驱动、直流永磁式电机
额定工作电压/电流:36 V/5 A
根据此铭牌中的有关数据,可知该车的额定时速约为( )
A.15 km/h B.18 km/h
C.20 km/h D.25 km/h
答案:C
解析:由题目所给信息可知额定转速n=210 r/min=3.5 r/s,车轮直径d=508 mm,则车轮半径r==0.254 m,则车轮转动的线速度v=2πnr=2π×3.5×0.254 m/s≈5.6 m/s≈20 km/h,故选C。
8.(多选)如图所示,电风扇在闪光灯下运转,闪光灯每秒闪30次,风扇转轴O上装有3个扇叶,它们互成120°角,当风扇转动时,观察者感觉扇叶不动,则风扇转速可能是( )
A.600 r/min B.900 r/min
C.1 200 r/min D.3 000 r/min
答案:ACD
解析:风扇转动时,观察者感觉扇叶不动,说明在每相邻两次闪光的时间间隔T灯内,风扇转过的角度是120°的整数倍,即圈的整数倍,而T灯= s,所以风扇的最小转速nmin==10 r/s=600 r/min,故满足题意的可能转速为n=knmin=600k r/min (k=1,2,3…),选项A、C、D正确。
9.(2024·四川成都高一统考期末)图甲是物理实验室常用的感应起电机。它由两个大小相等、直径约为30 cm的感应玻璃盘起电,其中一个玻璃盘通过从动轮与手摇主动轮连接。图乙为侧视图,玻璃盘以100 r/min的转速旋转,已知主动轮的半径约为8 cm,从动轮的半径约为2 cm,P和Q是玻璃盘边缘上的两点,若转动时皮带不打滑,下列说法正确的是( )
A.P、Q的线速度相同
B.从动轮的转动周期为0.01 s
C.P点的线速度大小约为1.6 m/s
D.主动轮的转速约为400 r/min
答案:C
解析:线速度的方向沿曲线的切线方向,则P、Q两点的线速度的方向一定不同,故A错误;玻璃盘以100 r/min 的转速旋转,故从动轮的转速为n2=100 r/min,由T2=得从动轮的转动周期为T2=0.6 s,故B错误;P点的转动半径为R= m=0.15 m,线速度大小为v2=2πn2R≈1.6 m/s,故C正确;由于主动轮与从动轮边缘上的速度大小相同,有2πn1r1=2πn2r2,解得主动轮的转速为n1=25 r/min,故D错误。
10.(2024·湖北十堰高一检测)半径R=1 m的水平圆盘绕过圆心O的竖直轴匀速转动,A为圆盘边缘上一点,在O点的正上方将一个可视为质点的小球以4 m/s的速度水平抛出,半径OA方向恰好与该初速度的方向相同,如图所示,若小球与圆盘只碰一次,且落在A点,则圆盘转动的角速度大小可能是( )
A.4π rad/s B.6π rad/s
C.8π rad/s D.10π rad/s
答案:C
解析:小球平抛运动的时间为t==s=0.25 s,由小球平抛运动的时间和圆盘转动的时间相等得ω==8nπ (n=1,2,3,…),当n=1时,ω=8π rad/s,当n=2时,ω=16π rad/s,故C正确。
11.(10分)机械手表走时准确,其秒针、分针、时针的长度之比为l1∶l2∶l3=3∶2∶1,如图所示,试求:
(1)秒针、分针、时针转动的角速度之比;
(2)秒针、分针、时针针尖的线速度之比。
答案:(1)720∶12∶1 (2)2 160∶24∶1
解析:(1)由ω=可得秒针、分针、时针转动的角速度之比为ω1∶ω2∶ω3=∶∶=∶∶=720∶12∶1。
(2)由v=rω可得秒针、分针、时针针尖的线速度之比为v1∶v2∶v3=l1ω1∶l2ω2∶l3ω3=(3×720)∶(2×12)∶(1×1)=2 160∶24∶1。
12.(10分)如图所示,直径为0.5 m的地球仪匀速转动,已知球面上B点的线速度为 m/s,求:
(1)地球仪转动的角速度和周期;
(2)地球仪上A点的线速度大小。
答案:(1)π rad/s 2 s (2) m/s
解析:(1)B点做圆周运动的半径为RB=·cos 60°=0.125 m
由vB=ωRB可得角速度ω==π rad/s
由ω=可得转动的周期T=2 s。
(2)A点的线速度大小vA=ωRA= m/s。
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