2024年新教材高中物理課時(shí)素養(yǎng)評(píng)價(jià)五圓周運(yùn)動(dòng)含解析新人教版必修2

PAGE7-圓周運(yùn)動(dòng)(25分鐘60分)一、選擇題(本題共6小題,每題5分,共30分)1.靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是()A.它們的運(yùn)動(dòng)周期都是相同的B.它們的線速度都是相同的C.它們的線速度大小都是相同的D.它們的角速度是不同的【解析】選A。地球繞自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),地球上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)周期及角速度都是相同的。地球表面上的物體隨地球做圓周運(yùn)動(dòng)的平面是物體所在緯度線平面,其圓心分布在整條自轉(zhuǎn)軸上,不同緯度處物體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是不同的,只有同一緯度處的物體轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相等,線速度的大小才相等。但即使物體的線速度大小相同,方向也各不相同。故B、C、D錯(cuò)誤,A正確。2.如圖所示為一種早期的自行車(chē),這種不帶鏈條傳動(dòng)的自行車(chē)前輪的直徑很大,這樣的設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)主要是為了 ()A.提高速度 B.提高穩(wěn)定性C.騎行便利 D.減小阻力【解析】選A。在騎車(chē)時(shí),人腳蹬踏板車(chē)輪轉(zhuǎn)速肯定的狀況下,據(jù)公式v=ωr知,輪子半徑越大,車(chē)輪邊緣的線速度越大,車(chē)行駛得也就越快,故選項(xiàng)A正確。3.如圖是自行車(chē)傳動(dòng)裝置的示意圖,其中Ⅰ是半徑為R1的大鏈輪,Ⅱ是半徑為R2的小飛輪,Ⅲ是半徑為R3的后輪,假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為n(單位:r/s),則自行車(chē)后輪邊緣的線速度為 ()A.πnR1R3C.2πnR2【解析】選D。轉(zhuǎn)速為單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù),所以ω=2πn,因?yàn)橐獪y(cè)量自行車(chē)車(chē)輪Ⅲ邊緣上的線速度的大小,依據(jù)題意知:輪Ⅰ和輪Ⅱ邊緣上的線速度大小相等,據(jù)v=rω可知:R1ω1=R2ω2,已知ω1=2πn,則輪Ⅱ的角速度ω2=R1R2ω1=2πnR1R2。因?yàn)檩啟蚝洼啟蠊草S,所以轉(zhuǎn)動(dòng)的ω相等即ω3=ω2,依據(jù)v=rω可知,v3=R3【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示為錐形齒輪的傳動(dòng)示意圖,大齒輪帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),大、小齒輪的角速度大小分別為ω1、ω2,兩齒輪邊緣處的線速度大小分別為v1、v2,則()A.ω1<ω2,v1=v2B.ω1>ω2,v1=v2C.ω1=ω2,v1>v2 D.ω1=ω2,v1<v2【解析】選A。由于大齒輪帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),兩者嚙合,所以線速度v1=v2,由于v=ωr,所以ω1r1=ω2r2,又因?yàn)閞1>r2,所以ω1<ω2,A正確。4.如圖所示,當(dāng)用扳手?jǐn)Q螺母時(shí),扳手上的P、Q兩點(diǎn)的角速度分別為ωP和ωQ,線速度大小分別為vP和vQ,則 ()A.ωP<ωQ,vP<vQ B.ωP=ωQ,vP<vQC.ωP<ωQ,vP=vQ D.ωP=ωQ,vP>vQ【解析】選B。由于P、Q兩點(diǎn)屬于同軸轉(zhuǎn)動(dòng),所以P、Q兩點(diǎn)的角速度是相等的,即ωP=ωQ;同時(shí)由圖可知Q點(diǎn)到螺母的距離比較大,由v=ωr可知,Q點(diǎn)的線速度大,即vP<vQ,B正確。5.某品牌電動(dòng)自行車(chē)的銘牌如表所示:車(chē)型:20寸(車(chē)輪直徑:508mm)電池規(guī)格:36V12A·h(蓄電池)整車(chē)質(zhì)量:40kg額定轉(zhuǎn)速:210r/min(轉(zhuǎn)/分)外形尺寸:L1800mm×W650mm×H1100mm充電時(shí)間:2～8h電機(jī)、后輪驅(qū)動(dòng)、直流永磁式電機(jī)額定工作電壓/電流:36V/5A依據(jù)此銘牌中的有關(guān)數(shù)據(jù),可知該車(chē)的額定時(shí)速約為 ()A.15km/h B.18km/hC.20km/h D.25km/h【解析】選C。由表中信息知:每小時(shí)轉(zhuǎn)210×60轉(zhuǎn),則可計(jì)算每小時(shí)走過(guò)的路程為s=πdn=3.14×508×10-3×210×60m≈20km,則時(shí)速為v=st=20km/h,選項(xiàng)C6.如圖所示,甲、乙、丙三個(gè)齒輪的半徑分別為r1、r2、r3。若甲齒輪的角速度為ω1,則丙齒輪的角速度為 ()A.r1ω1r3B.【解析】選A。由甲、乙、丙三個(gè)齒輪依靠齒輪傳動(dòng),三者線速度相同,其半徑分別為r1、r2、r3,則ω1r1=ω2r2=ω3r3,故ω3=r1ω1r二、計(jì)算題(本題共2小題,共30分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要標(biāo)明單位)7.(14分)一汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸每分鐘轉(zhuǎn)2400周,求:(1)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的周期與角速度。(2)距轉(zhuǎn)軸r=0.2m點(diǎn)的線速度?！窘馕觥?1)由于曲軸每秒鐘轉(zhuǎn)240060周期T=140曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=2πT=2π(2)已知r=0.2m,因此這一點(diǎn)的線速度v=ωr=80π×0.2m/s=16πm/s答案:(1)140s80πrad/s(2)16π8.(16分)一半徑為R的雨傘繞柄以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),如圖所示,傘邊緣距地面高h(yuǎn),甩出的水滴在地面上形成一個(gè)圓,求此圓半徑r為多少? 【解析】間距關(guān)系如圖所示(俯視圖)。雨滴飛出的速度大小為v=ωR雨滴做平拋運(yùn)動(dòng),在豎直方向上有h=12gt在水平方向上有s=vt由幾何關(guān)系知,雨滴半徑r=R解以上幾式得r=R1+2答案:R1+(15分鐘40分)9.(6分)如圖所示,電風(fēng)扇在閃光燈下運(yùn)轉(zhuǎn),閃光燈每秒閃30次,風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸O上裝有3個(gè)扇葉,它們互成120°角,當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),視察者感覺(jué)扇葉不動(dòng),則風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不行能是 ()A.600r/min B.900r/minC.1200r/min D.3000r/min【解析】選B。因?yàn)殡娚热~片有三個(gè),相互夾角為120°,現(xiàn)在視察者感覺(jué)扇葉不動(dòng),說(shuō)明在閃光時(shí)間里,扇葉轉(zhuǎn)過(guò)三分之一、或三分之二,或一周…即轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ=23πn,n=1,2,3…,由于光源每秒閃光30次,所以電扇每秒轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ=603πn,轉(zhuǎn)速為10nr/s=600nr/min,所以n=1時(shí),轉(zhuǎn)速為600r/min,n=2時(shí),轉(zhuǎn)速為1200r/min,n=5時(shí),轉(zhuǎn)速為3000r/min,故A、C、D項(xiàng)正確10.(6分)機(jī)械手表的分針與秒針從重合到其次次重合,中間經(jīng)驗(yàn)的時(shí)間為()A.5960min B.1C.6059min D.6160【解析】選C。先求出分針、秒針的角速度ω1=2π3600rad/s,ω2=2π60rad/s。設(shè)兩次重合時(shí)間間隔為Δt,則有θ1=ω1Δt,θ2=ω2Δt,θ2-θ1=2π,所以Δt=2πω11.(6分)(多選)如圖所示,豎直薄壁圓筒內(nèi)壁光滑、半徑為R,上部側(cè)面A處開(kāi)有小口,在小口A的正下方h處亦開(kāi)有與A大小相同的小口B,小球從小口A沿切線方向水平射入筒內(nèi),使小球緊貼筒內(nèi)壁運(yùn)動(dòng),要使小球從B口處飛出,小球進(jìn)入A口的速度v0可能為 ()A.πRg2h C.4πRg2h 【解析】選B、C、D。小球在豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng),所以小球在桶內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為:t=2hg,在水平方向,以圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)探討,則得:t=n·2πRv0,(n=1,2,3…),所以v0=2πnRt=2πnRg2h,(n=1,2,3…),當(dāng)n=1時(shí),取最小值,所以最小速率為:v0=πR2gh,當(dāng)n=2時(shí),v0=2πR2gh,當(dāng)n=3時(shí),v0=3πR2gh,12.(22分)某農(nóng)夫獨(dú)創(chuàng)家為家禽養(yǎng)殖者研發(fā)出了一款自動(dòng)拋食機(jī),其原理如圖,將軟食料裝入長(zhǎng)臂末端半圓形金屬碗中,電機(jī)帶動(dòng)長(zhǎng)臂轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)長(zhǎng)臂遇到擋桿時(shí),速度馬上變?yōu)榱?食料被拋出,通過(guò)限制長(zhǎng)臂的轉(zhuǎn)速來(lái)限制食料的拋出范圍。長(zhǎng)臂的長(zhǎng)度為L(zhǎng),假設(shè)食料拋出做平拋運(yùn)動(dòng),平拋的初速度和長(zhǎng)臂端碰擋