2018_2019学年高中物理第05章曲线运动专题5.4圆周运动情景分组训练新人教版.docx

专题5.4 圆周运动【本节知识清单】一、圆周运动1.物体沿圆周运动，并且 ，这种运动叫做匀速圆周运动2.匀速圆周运动中线速度方向时刻变化，故匀速圆周运动是一种 运动，这时的匀速不是指速度不变，而是速率不变。二、描述圆周运动的物理量1.线速度是描述 快慢的物理量，其大小等于物体做圆周运动所通过的 与所用时间的比值，方向沿圆弧上该点的切线方向，是一个矢量，定义式为 . 2.角速度是描述 快慢的物理量，其数值等于 与所用时间的比值，定义式为 .3.对于做匀速圆周运动的物体，周期是指物体转过一周 ，频率是指 转过的圈数，转速是指 转过的圈数。4.线速度与角速度物理意义虽不同，但二者通过半径相联系，关系式为 。当线速度大小相等时，角速度与半径成 比；当角速度相等时，线速度与半径成 比。5.周期、频率、转速与角速度一样，都是描述物体 快慢的物理量，它们之间的关系式为 。【答案】一、1.任意相等时间内通过的圆弧长相等（或线速度大小处处相等） 2.变速二、1.沿圆弧运动；弧长； 2.绕圆心转动；连接物体与圆心的半径转过的圆心角； 3.所用的时间；每秒内；单位时间内 4.；反；正 5.绕圆心转动；【教材习题变式】1.（问题与练习1变式）做匀速圆周运动的同学，10s内沿半径为20m的圆周运动了50m，试求该同学做匀速圆周运动时：（1）线速度的大小；（2）角速度的大小；（3）周期的大小。【答案】（1）5m/s(2)0.25rad/s（3）25s2.（问题与练习2变式）A、B两个质点，分别做匀速圆周运动，在相等时间内它们通过的弧长比SASB23，转过的圆心角比AB32.则下列说法中正确的是()A它们的线速度比vAvB23B它们的角速度比AB23C它们的周期比TATB23D它们的周期比TATB32【答案】AC 【解析】由有，A正确。；由有，B错误。由有，C正确D错误。3.（问题与练习3变式）如图所示是一个玩具陀螺。a、b和c是陀螺上的三个点。当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度稳定旋转时，下列表述正确的是变式3图Aa、b和c三点的线速度大小相等 Ba、b和c三点的角速度相等Ca、b的角速度比c的大 Dc的线速度比a、b的大【答案】.B 【解析】由于a、b、c三点绕同一轴转动，在相等时间内转过的圆心角相等，故它们的角速度相同，B正确C错误。因a、b两点转动半径相等且大于c点的转动半径，由知，故A、D皆错误。4.（问题与练习4变式）如图是自行车的传动装置示意图，若脚蹬匀速转一圈需要时间T，已数出链轮齿数为45，飞轮齿数为15，要知道在此情况下自行车前进的速度，还需要测量的物理量是 (填写该物理量的名称及符号)用这些量表示自行车前进速度的表达式v 。【答案】后轮半径 ； ；5.（问题与练习5变式）如图是磁带录音机的磁带盒的示意图，A、B为缠绕磁带的两个轮子，两轮的半径均为r，在放音结束时，磁带全部绕在B轮上，磁带的外缘半径R3r，现在进行倒带，使磁带绕到A轮上，倒带时A轮为主动轮，其角速度是恒定的，B轮是从动轮。经测定，磁带全部绕到A轮上需要时间为t，则从开始倒带到A、B两轮的角速度相等所需时间（） （A）等于t/2（B）大于t/2（C）小于t/2（D）等于t/3【答案】B 【解析】在倒带过程中，A轮转速恒定，其半径一直均匀增大，由可知A轮边缘线速度即倒带速度一直均匀增大。两轮由磁带传动，边缘线速度始终相等，当两轮角速度相等时，两轮半径相同，则恰好有一半磁带缠绕在A轮上。在前一半磁带缠绕到A轮的过程中，最大的线速度等于后一半倒带过程中的最小线速度，故倒前一半磁带所用的时间小于后一半倒带时间，B正确。【本节考点题组】【题组一】描述圆周运动的物理量1.关于匀速圆周运动，下列说法正确的是 （ ）A匀速圆周运动就是匀速运动 B匀速圆周运动是匀加速运动C匀速圆周运动是一种变加速运动 D匀速圆周运动的物体处于平衡状态 【答案】C 如图所示，由于地球的自转，地球表面上P、Q两点均绕地球自转轴做匀速圆周运动，对于P、Q 两点的运动，下列说法正确的是A.P 、Q 两点的线速度大小相等B.P、Q两点的角速度大小相等C.P点的角速度比Q 点的角速度大D.P点的线速度比Q 点的线速度大【答案】B 【解析】地球上各点都绕地轴转动，相同时间内转过的圆心角相等，故各点角速度都是相等的，A错误B正确。各点转动的圆心都在各自所在纬度圆的圆心处，故所在纬度越高、转动半径越小，由v=r可知Q点线速度大小大于P点的线速度大小，C、D皆错误。3.质点做匀速圆周运动时()A线速度越大，其转速一定越大B角速度大时，其转速一定大C线速度一定时，半径越大，则周期越长D无论半径大小如何，角速度越大，则质点的周期一定越长【答案】BC 4如图所示，如果把钟表上的时针、分针、秒针的运动看成匀速圆周运动，那么，从它的分针与秒针第一次重合至第二次重合，中间经历的时间为()A. minB1 minC. minD min【答案】C 【解析】由于分针、秒针的转动周期分别为1h=3600s与1min=60s，则由可知分针与秒针的角速度分别为分rad/s，秒rad/s.设两次重合的时间间隔为t，由于秒针比分针多转一圈，即秒分2，且分分 t，秒秒 t，故得tss min，C正确5.两个小球固定在一根长为1m的杆的两端，杆绕O点逆时针旋转，如图所示，当小球A的速度为3m/s时，小球B的速度为12 m/s。则小球B到转轴O的距离是（ ）A02 m B03 mC06 m D08 m【答案】D 【解析】两球共轴转动，角速度相等，设为，小球B到O点距离设为r，则小球A到O距离为L-r，由、解得，D正确。6.图示为某一皮带传动装置.主动轮的半径为r1,从转动的半径为r2.已知主动轮做顺时针转动,转速为n,转动过程中皮带不打滑,下列说法正确的是 ( )A.从动轮做顺时针转动 B.从动轮做逆时针转动C.从动轮的转速为 D.从动轮的转速为【答案】BC【题组二】圆周运动与其它运动的综合1.如图所示，直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动。一子弹以水平速度沿圆筒直径方向从左侧射入圆筒，从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为h，则( )A子弹在圆筒中的水平速度为v0dB子弹在圆筒中的水平速度为v02dC圆筒转动的角速度可能为2D圆筒转动的角速度可能为3【答案】AD 2.如图所示，直径为d的圆纸筒，以角速度绕O轴转动，一颗子弹沿直径水平穿过圆纸筒，先后留下a、b两个弹孔，且Oa、Ob间的夹角为，则子弹的速度v= .【答案】 (n=0，1，2，3) 【解析】子弹通过圆纸筒在水平方向上做匀速直线运动，经历的时间为两个弹孔与圆心连线夹角等于的条件是：在相同时间内圆纸筒转过的角度=(2n+1)-，其中(n=0，1，2，3)，即，联立可得子弹的速度为v= (n=0，1，2，3)。3.如图所示，一位同学做飞镖游戏，已知圆盘的直径为d，飞镖距圆盘为L，且对准圆盘上边缘的A点水平抛出，初速度为v0，飞镖抛出的同时，圆盘以垂直圆盘过盘心O的水平轴匀速运动，角速度为若飞镖恰好击中A点，则下列关系正确的是（ ）AB CD【答案】B 4小明撑一雨伞站在水平地面上，伞面边缘点所围圆形的半径为R，现将雨伞绕竖直伞杆以角速度匀速旋转，伞边缘上的水滴落到地面，落点形成一半径为的圆形，当地重力加速度的大小为，根据以上数据可推知伞边缘距地面的高度为ABCD【答案】A 【解析】水滴飞出时的速度大小vR，水滴离开雨伞后做平抛运动，在竖直方向有hgt2，水平方向有lvt，由题意画出俯视图，如图所示，由几何关系知，水滴在地面上形成的圆的半径r，联立以上各式得h=，故A正确。5.如图所示，水平放置的圆盘上，在其边缘C点固定一个小桶，桶的高度不计，圆盘半径为R1 m，在圆盘直径CD的正上方，与CD平行放置一条水平滑道AB，滑道右端B与圆盘圆心O在同一竖直线上，且B点距离圆盘圆心的竖直高度h125 m，在滑道左端静止放置质量为m04 kg的物块（可视为质点），物块与滑道的动摩擦因数为02，现用力F4 N的水平作用力拉动物块，同时圆盘从图示位置，以角速度2 rad/s，绕通过圆心O的竖直轴匀速转动，拉力作用在物块一段时间后撤掉，最终物块由B点水平抛出，恰好落入圆盘边缘的小桶内重力加速度g取10 m/s2（1）若拉力作用时间为05 s，求所需滑道的长度（2）求拉力作用的最短时间【答案】（1）4 m（2）03 s设拉动物块时的加速度为a1，由牛顿第二定律：Fmgma1得：a18 m/s2撤去外力后加速度设为a2，由牛顿第二定律：mgma2；得：a22 m/s2物块加速获得速度：v1a1t14 m/s则所需滑道的长度6.如图所示