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课时测评11 匀速圆周运动快慢的描述
(时间:30分钟 满分:60分)
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(选择题1-10题,每题4分,共40分)
1.(多选)对于做匀速圆周运动的物体,下列理解正确的是( )
A.匀速圆周运动是线速度不变的运动
B.匀速圆周运动是角速度不变的运动
C.匀速圆周运动的匀速是指速率不变
D.匀速圆周运动一定是变速运动
答案:BCD
解析:线速度有方向,匀速圆周运动的线速度大小不变,但方向时刻在变化,故A错误;匀速圆周运动的角速度恒定不变,故B正确;匀速圆周运动的线速度大小即速率不变,故C正确;匀速圆周运动的线速度方向时刻在变化,即线速度时刻在变化,一定是变速运动,故D正确。
2.(多选)一质点做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是( )
A.在任何相等的时间里,质点通过的路程都相等
B.在任何相等的时间里,质点的平均速度都相同
C.在任何相等的时间里,连接质点和圆心的半径转过的角度都相等
D.转过任何一圈所用时间都相等
答案:ACD
解析:圆周运动中弧长即路程,对照匀速圆周运动的定义可知,A正确;相等的时间里通过的弧长相等,但位移不一定相同,B错误;由数学知识得θ=,而r不变,又因相等的时间里通过的弧长相等,所以在任何相等的时间里,连接质点和圆心的半径转过的角度都相等,C、D正确。故选ACD。
3.(多选)关于地球上的物体随地球自转的角速度、线速度的大小,下列说法正确的是( )
A.在赤道上的物体线速度最大
B.在两极的物体线速度最大
C.在赤道上的物体角速度最大
D.在北京和广州的物体角速度一样大
答案:AD
解析:地球上的物体随地球一起绕地轴匀速转动,物体相对地面的运动在此一般可忽略,因此物体随地球一起绕地轴匀速转动的角速度一样,由v=rω知半径大的线速度大。物体在地球上绕地轴匀速转动时,在赤道上距地轴最远,线速度最大,在两极距地轴为零,线速度为零。故A、D正确。
4.如图所示,地球可以看作是一个球体,O点为地球球心,位于长沙的物体A和位于赤道上的物体B,都随地球自转做匀速圆周运动,则下列表述正确的是( )
A.物体的周期TA=TB
B.物体的线速度vA>vB
C.物体的角速度ωA>ωB
D.物体的角速度ωA<ωB
答案:A
解析:地球表面的物体随地球自转,故两物体周期和角速度都相同,赤道上的物体运动半径较大,则线速度较大。故选A。
5.下面是地球和月球的一段对白,地球说:“我绕太阳运动1 s要走30 km,你绕我运动1 s才走1 km,你怎么走得那么慢?”月球说:“话不能这样讲,你一年才绕一圈,我27.3天就绕了一圈,你说说谁转得更快?”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.月球的周期大 D.月球的角速度小
答案:B
解析:根据线速度的概念,即v=,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ω===2πn,可知月球的周期比地球的周期小,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。故选B。
6.如图所示,MN杆绕M点在竖直平面内匀速转动,并带动套在固定光滑竖直杆OQ上的小环向下运动,某一时刻小环运动到P点时速度正好为v,∠OMP=θ。已知OM=L,则MN杆的角速度大小为( )
A. B.
C. D.
答案:A
解析:如图所示,小环P向下运动的速度是小环随杆的转动速度ωr和沿杆向外的滑动速度v平的合成结果,因为r=,而ωr=vcos θ,所以ω=。故选A。
7.如图所示,A、B两点分别位于大、小轮的边缘上,大轮的半径是小轮的2倍,它们之间靠摩擦传动,接触面上没有滑动。C在AO1上,且AC距离是CO1距离的两倍。则B、C两点的角速度、线速度关系正确的是( )
A.ωB∶ωC=1∶2,vB∶vC=1∶3
B.ωB∶ωC=1∶2,vB∶vC=3∶1
C.ωB∶ωC=2∶1,vB∶vC=3∶1
D.ωB∶ωC=2∶1,vB∶vC=1∶3
答案:C
解析:本题隐含两个已知条件:A、B两点线速度相等,A、C两点角速度相等。依据v=ωr,结合半径关系rA=2rB,rB=rC ,可以计算得出ωB∶ωA=ωB∶ωC=2∶1,vB∶vC=3∶1。故选C。
8.在街边的理发店门口,常有转动的圆筒,外表有黑白相间的螺旋斜条纹,我们感觉条纹在沿竖直方向运动,但实际上条纹在竖直方向并没有升降,这是圆筒的转动使眼睛产生的错觉。如图所示,假设圆筒上的条纹是围绕圆筒的一条宽带,相邻两圈条纹沿圆筒轴线方向的距离(螺距)h=15 cm,其中白色宽带是黑色宽带的2倍,圆筒沿逆时针方向(俯视)以2 r/s的转速匀速转动,我们感觉到黑白相间的螺旋斜条纹升降的速度大小为( )
A.30 cm/s B.20 cm/s
C.15 cm/s D.7.5 cm/s
答案:A
解析:周期为T= s,条纹升降速度为v==30 cm/s。故选A。
9.无级变速是在变速范围内任意连续地改变转速,性能优于传统的档位变速器。如图是截锥式无级变速模型示意图,两个锥轮中间有一个滚轮,主动轮、滚轮、从动轮之间靠着彼此之间的摩擦力带动。 当位于主动轮与从动轮之间的滚轮从左向右移动时从动轮转速降低,滚轮从右向左移动时从动轮转速增加。当滚轮位于主动轮直径 D1、从动轮直径 D2的位置上时,主动轮转速n1和从动轮转速n2之间的关系是( )
A.n2=n1 B.n2=n1
C.n2=n1 D.n2=n1
答案:B
解析:角速度ω=2πn,则主动轮的线速度v1==πD1n1,从动轮的线速度v2==πD2n2,因为主动轮和从动轮的线速度相等,则πD1n1=πD2n2,所以n2=。故选B。
10.(多选)如图所示,夜晚电风扇在闪光灯下运转,闪光灯每秒闪12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,则风扇角速度可能是( )
A.8π rad/s B.10π rad/s
C.15π rad/s D.16π rad/s
答案:AD
解析:因为电扇叶片有三个,互成120°角,现在观察者感觉扇叶不动,说明在闪光时间里,扇叶转过的角度应为120°的整数倍,则有θ=k·π(k=1,2,3…),闪光灯每秒闪12次,则转动的角速度为ω== rad/s=k·8π rad/s(k=1,2,3…),当k=1时,可得ω=8π rad/s,当k=2时,可得ω=16π rad/s。故选AD。
11. (10分)收割机拨禾轮上面通常装4个到6个压板,如图所示,拨禾轮一边旋转,一边随收割机前进,压板转到下方才发挥作用,一方面把农作物压向切断器,另一方面把切下来的农作物铺放在收割台上,因此要求压板运动到下方时相对于农作物的速度方向与收割机前进方向相反。已知收割机前进速率为1.2 m/s,拨禾轮直径为1.5 m,转速为22 r/min,则压板运动到最低点挤压农作物的速率为多大?
答案:0.53 m/s
解析:设压板转到最低点时端点的速度为v1,则
v1=2πnr=2×3.14×× m/s=1.73 m/s,
由于拨禾轮是在收割机上,而收割机的前进速度为v2,
所以拨禾轮上的压板在最低点挤压农作物的速率为v=v1-v2=(1.73-1.2)m/s=0.53 m/s,方向向右。
12.(10分)一半径为R的雨伞绕柄以角速度ω匀速旋转,如图所示,伞边缘距地面高h,甩出的水滴在地面上形成一个圆,则此圆半径r为多少?
答案:R
解析:间距关系如图所示(俯视图)。
水滴飞出的速度大小为v=ωR ①
水滴做平抛运动,在竖直方向上有h=gt2 ②
在水平方向上有s=vt ③
由几何关系知,甩出的水滴在地面上所形成圆的半径
r= ④
联立①②③④式解得r=R 。
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