2024-2025學(xué)年高中物理課時(shí)分層作業(yè)4圓周運(yùn)動(dòng)含解析教科版必修2

PAGE6-課時(shí)分層作業(yè)(四)[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練](時(shí)間：15分鐘分值：50分)一、選擇題(本題共6小題，每小題6分，共36分)1．關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A．線速度的方向保持不變B．線速度的大小保持不變C．角速度大小不斷變更D．線速度和角速度都保持不變B[勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小不變，方向時(shí)刻變更，故A、D錯(cuò)誤，B正確；勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大小不變，故C錯(cuò)誤．]2．下列關(guān)于甲乙兩個(gè)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體的有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．它們角速度相等，則周期肯定也相等B．它們角速度相等，則線速度肯定也相等C．它們線速度相等，則角速度肯定相等D．它們周期相等，則線速度肯定也相等A[甲、乙角速度相等，則周期肯定相等，線速度不肯定相等，由此可推斷A正確．]3.如圖所示是一個(gè)玩具陀螺．a(chǎn)、b和c是陀螺上的三個(gè)點(diǎn)．當(dāng)陀螺繞垂直于地面的軸線以角速度ω穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí)，下列表述正確的是()A．a(chǎn)、b和c三點(diǎn)的線速度大小相等B．a(chǎn)、b和c三點(diǎn)的角速度相等C．a(chǎn)、b的角速度比c的大D．c的線速度比a、b的大B[a、b和c均是同一陀螺上的點(diǎn)，它們做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度都是陀螺旋轉(zhuǎn)的角速度ω，B對(duì)，C錯(cuò)；三點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)半徑關(guān)系ra＝rb>rc，據(jù)v＝ωr可知，三點(diǎn)的線速度關(guān)系va＝vb＞vc，A、D錯(cuò)．]4.如圖所示，一般輪椅一般由輪椅架、車(chē)輪、剎車(chē)裝置等組成．車(chē)輪有大車(chē)輪和小車(chē)輪，大車(chē)輪上固定有手輪圈，手輪圈由患者干脆推動(dòng)．已知大車(chē)輪、手輪圈、小車(chē)輪的半徑之比為9∶8∶1，假設(shè)輪椅在地面上做直線運(yùn)動(dòng)，手和手輪圈之間、車(chē)輪和地面之間都不打滑，當(dāng)手推手輪圈的角速度為ω時(shí)，小車(chē)輪的角速度為()A．ω B.eq\f(1,8)ωC.eq\f(9,8)ω D．9ωD[手輪圈和大車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相等，都等于ω，大車(chē)輪、小車(chē)輪和地面之間不打滑，則大車(chē)輪與小車(chē)輪的線速度相等，若小車(chē)輪的半徑是r，則有v＝ω·9r＝ω′·r，小車(chē)輪的角速度為ω′＝9ω，選項(xiàng)D正確．]5.如圖所示，直徑為d的紙制圓筒，以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，把槍口垂直對(duì)準(zhǔn)圓筒軸線，使子彈穿過(guò)圓筒，結(jié)果發(fā)覺(jué)圓筒上只有一個(gè)彈孔，則子彈的速度不行能是()A.eq\f(dω,π) B.eq\f(dω,2π)C.eq\f(dω,3π) D.eq\f(dω,5π)B[圓筒上只有一個(gè)彈孔，表明子彈從一個(gè)位置進(jìn)入和離開(kāi)圓筒，故子彈穿過(guò)圓筒的時(shí)間t內(nèi)，轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ＝(2n＋1)π(n＝0,1,2，…)，故子彈的速度v＝eq\f(d,t)＝eq\f(dω,θ)＝eq\f(dω,2n＋1π).n＝0時(shí)，v＝eq\f(dω,π)，A對(duì)．n＝1時(shí)，v＝eq\f(dω,3π)，C對(duì)．n＝2時(shí)，v＝eq\f(dω,5π)，D對(duì)．]6．(多選)某老師在做豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)快慢的試驗(yàn)探討，并給運(yùn)動(dòng)小球拍了頻閃照片，如圖所示(小球相鄰影像間的時(shí)間間隔相等)，小球在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)快慢比較，下列說(shuō)法中正確的是()A．最高點(diǎn)旁邊小球相鄰影像間弧長(zhǎng)短，線速度小，運(yùn)動(dòng)較慢B．最低點(diǎn)旁邊小球相鄰影像間圓心角大，角速度大，運(yùn)動(dòng)較快C．小球在相鄰影像間運(yùn)動(dòng)時(shí)間間隔相等，最高點(diǎn)與最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)一樣快D．無(wú)法比較最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)快慢AB[由所給頻閃照片可知，在最高點(diǎn)旁邊，相鄰影像間弧長(zhǎng)較小，表明最高點(diǎn)旁邊的線速度較小，運(yùn)動(dòng)較慢，A對(duì)；在最低點(diǎn)旁邊，相鄰影像間弧長(zhǎng)較大，對(duì)應(yīng)相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓心角較大，故角速度較大，運(yùn)動(dòng)較快，B對(duì)．]二、非選擇題(14分)7.如圖所示，B物體放在光滑的水平地面上，在水平力F的作用下由靜止起先運(yùn)動(dòng)，B物體的質(zhì)量為m，同時(shí)A物體在豎直面內(nèi)由M點(diǎn)起先做半徑為r、角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．求滿意使A、B速度相同的力F的取值．[解析]速度相同即大小、方向相同，B為水平向右，A肯定要在最低點(diǎn)才能保證速度水平向右．由題意可知：當(dāng)A從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)t＝nT＋eq\f(3,4)T(n＝0,1,2，…)，線速度v＝ωr對(duì)于B(初速度為0)：v＝at＝eq\f(F,m)(nT＋eq\f(3,4)T)＝eq\f(F,m)(n＋eq\f(3,4))eq\f(2π,ω)解得：F＝eq\f(2mω2r,π4n＋3)(n＝0,1,2，…)．[答案]F＝eq\f(2mω2r,π4n＋3)(n＝0,1,2，…)[實(shí)力提升練](時(shí)間：25分鐘分值：50分)一、選擇題(本題共4小題，每小題6分，共24分)1．電腦中用的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器采納恒定角速度驅(qū)動(dòng)光盤(pán)，光盤(pán)上凹凸不平的小坑是存貯數(shù)據(jù)的．請(qǐng)問(wèn)激光頭在何處時(shí)，電腦讀取數(shù)據(jù)速度較快()A．內(nèi)圈 B．外圈C．中間位置 D．與位置無(wú)關(guān)B[光盤(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，光盤(pán)上某點(diǎn)的線速度v＝rω，ω恒定，則r越大時(shí)，v就越大，因此激光頭在光盤(pán)外圈時(shí)，電腦讀取數(shù)據(jù)速度比較快．]2．如圖所示是自行車(chē)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的示意圖，其中Ⅰ是半徑為r1的大齒輪，Ⅱ是半徑為r2的小齒輪，Ⅲ是半徑為r3的后輪，假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為nr/s，則自行車(chē)前進(jìn)的速度為()A.eq\f(πnr1r3,r2) B.eq\f(πnr2r3,r1)C.eq\f(2πnr1r3,r2) D.eq\f(2πnr2r3,r1)C[前進(jìn)速度即為Ⅲ輪的線速度，由同一個(gè)輪上的角速度相等，同一條線上的線速度相等可得：ω1r1＝ω2r2，ω3＝ω2，再有ω1＝2πn，v＝ω3r3，所以v＝eq\f(2πnr1r3,r2)，C正確．]3．風(fēng)速儀結(jié)構(gòu)如圖(a)所示．光源發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸，被探測(cè)器接收，當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪帶動(dòng)凸輪圓回旋轉(zhuǎn)，當(dāng)圓盤(pán)上的凸輪經(jīng)過(guò)透鏡系統(tǒng)時(shí)間被攔?。阎L(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為r，每轉(zhuǎn)動(dòng)n圈帶動(dòng)凸輪圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈．若某段時(shí)間Δt內(nèi)探測(cè)器接收到的光強(qiáng)隨時(shí)間變更關(guān)系如圖(b)所示，則該時(shí)間段內(nèi)風(fēng)輪葉片()(a)(b)A．轉(zhuǎn)速漸漸減小，平均速率為eq\f(4πnr,Δt)B．轉(zhuǎn)速漸漸減小，平均速率為eq\f(8πnr,Δt)C．轉(zhuǎn)速漸漸增大，平均速率為eq\f(4πnr,Δt)D．轉(zhuǎn)速漸漸增大，平均速率為eq\f(8πnr,Δt)B[依據(jù)題意，從圖(b)可以看出，在Δt時(shí)間內(nèi)，探測(cè)器接收到光的時(shí)間在增長(zhǎng)，凸輪圓盤(pán)的擋光時(shí)間也在增長(zhǎng)，可以確定圓盤(pán)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度在減小；在Δt時(shí)間內(nèi)可以從圖看出有4次擋光，即凸輪圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)4周，則風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)了4n周，風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為l＝4n×2πr，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)速率為：v＝eq\f(8nπr,Δt)，故選項(xiàng)B正確．]4．如圖所示，某機(jī)器內(nèi)有兩個(gè)圍繞各自固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁盤(pán)A、B.A盤(pán)上有一信號(hào)放射裝置P，能放射出水平紅外線，P到圓心的距離為28cm.B盤(pán)上固定帶窗口的紅外線接收裝置Q，Q到圓心的距離為16cm.P、Q轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度相同，都是4πm/s.當(dāng)P、Q正對(duì)時(shí)，P發(fā)出的紅外線恰好進(jìn)入Q的接收窗口，則Q接收到紅外線信號(hào)的周期是()ABA．0.56s B．0.28sC．0.16s D．0.07sA[P的周期TP＝eq\f(2πrP,v)＝eq\f(2π×0.28,4π)＝0.14sQ的周期TQ＝eq\f(2πrQ,v)＝eq\f(2π×0.16,4π)＝0.08s因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)的時(shí)間必需等于它們周期的整數(shù)倍，由數(shù)學(xué)學(xué)問(wèn)可得0.14和0.08的最小公倍數(shù)為0.56s．故經(jīng)驗(yàn)的最短時(shí)間為0.56s，故A項(xiàng)正確．]二、非選擇題(本題共2小題，共26分)5．(12分)如圖所示，在O1、O2、O3三個(gè)輪的邊緣各取一點(diǎn)A、B、C，已知三個(gè)輪的半徑之比r1∶r2∶r3＝3∶2∶1，則A、B、C三點(diǎn)的線速度大小之比為vA∶vB∶vC＝________；A、B、C三點(diǎn)的角速度之比ωA∶ωB∶ωC＝________；A、B、C三個(gè)輪子的轉(zhuǎn)速之比n1∶n2∶n3＝________.[解析]由于O1、O3兩輪共軸，所以A、C兩點(diǎn)角速度相等，即ωA＝ωC；由于O1、O2通過(guò)皮帶傳動(dòng)，所以A、B兩點(diǎn)線速度的大小相等，即vA＝vB，由v＝ωr，r1∶r3＝3∶1，ωA＝ωC，則vA∶vC＝3∶1，整理得：vA∶vB∶vC＝3∶3∶1；由ω＝eq\f(v,r)，r1∶r2＝3∶2，vA＝vB，則ωA∶ωB＝2∶3，整理得：ωA∶ωB∶ωC＝2∶3∶2，由ω＝2πn，得：n1∶n2∶n3＝2∶3∶2.[答案]3∶3∶12∶3∶22∶3∶26．(14分)為了測(cè)定子彈的飛行速度，在一根水平放置的軸上固定兩個(gè)薄圓盤(pán)A、B，A、B平行相距2m，軸桿的轉(zhuǎn)速為3600r/min，子彈穿過(guò)兩盤(pán)留下兩彈孔a、b，測(cè)得兩彈孔所在圓盤(pán)的半徑的夾角是30°，如圖所示，求該子彈的速度．[解析]子彈從A盤(pán)到B盤(pán)，盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ＝2πn＋eq\f(π,6)(n＝0,1,2,3，…)，盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝eq\f(2π,T)＝2πf＝2πn＝2π×eq\f(3600,60)rad/s＝120