2024-2025学年新教材高中物理第六章圆周运动1圆周运动素养检测含解析新人教版必修2

PAGE6-圆周运动(25分钟60分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题5分，共30分)1.如图所示，光驱读盘时间盘绕固定轴高速转动，当转速恒定时，下列说法正确的是 ()A.盘面上越靠近圆心的点，线速度大小越大B.盘面上越靠近圆心的点，角速度大小越大C.盘面上全部点的角速度大小都相等D.盘面上全部点的线速度大小都相等【解析】选C。转速恒定时，各点的角速度相等，选项B不符合题意、C符合题意；由v=ωr知，A、D不符合题意。2.如图所示，A、B是两只相同的齿轮，A被固定不能转动。若B齿轮绕A齿轮运动半周，到达图中C的位置，则齿轮上所标出的箭头所指的方向是()A.竖直向上 B.竖直向下C.水平向左 D.水平向右【解析】选D。当A被固定时只有B转动，明显B以A的圆心做旋转运动，假如假设齿轮齿径为r，那么B转动的半径为2r，那么从B位置到C位置的路程为π·2r，因此齿轮B的圆心角为=2π，即齿轮B转了一圈，所以箭头指向为水平向右。3.如图所示，A、B是两个摩擦传动的靠背轮，A是主动轮，B是从动轮，它们的半径RA=2RB，a和b两点在轮的边缘，c和d在各轮半径的中点，则各点线速度、角速度的关系下列推断正确的是 ()A.va=2vb B.vc=vaC.ωb=2ωa D.ωb=ωc【解析】选C。由于A、B两轮之间通过摩擦传动，A、B两轮边缘的线速度大小相同，有va=vb，A不符合题意；依据v=ωr，可得ωaRA=ωbRB，解得ωa∶ωb=RB∶RA=1∶2，即ωb=2ωa，C符合题意；又由于a与c在同一个圆上，故ωa=ωc，c在轮半径的中点，故va∶vc=2∶1，即va=2vc，B不符合题意；依据以上分析可知，ωb=2ωa，又因为a、c两点角速度相等，b、c两点角速度为ωb=2ωc，D不符合题意。4.寒假假期中,小张、小王和小李均跟着自己的父母出去旅游。小张去海南岛呼吸簇新空气,小王去石家庄旁边的抱犊寨去爬山,小李去哈尔滨看冰雕。当他们在旅游景点随地球一起转动时,则 ()A.小张的角速度最大,小李的线速度最小B.小李的角速度最小,小张的线速度最大C.三个人的角速度、周期和线速度都相等D.三个人的角速度、周期一样,小李的线速度最小【解析】选D。三人在不同的位置,他们随地球一起转动时,周期相同,角速度相同;小张的转动半径最大,小李的转动半径最小,由线速度和角速度的关系v=rω可知,小张的线速度最大,小李的线速度最小,故选项D正确。5.理发店门口，常可以看到这样的标记：一个转动的圆筒，外表有彩色螺旋斜条纹。我们感觉条纹在沿竖直方向运动，但事实上条纹柱在竖直方向并没有升降，这是由于圆筒的转动而使我们的眼睛产生的错觉。如图所示，假设筒上的条纹是围绕圆筒的一条宽带，相邻两圈条纹在沿圆筒轴线方向的距离(螺距)为L，假如我们视察到条纹以速度v向上运动，则圆筒的转动状况是(俯视)()A.顺时针，转速n= B.顺时针，转速n=C.逆时针，转速n= D.逆时针，转速n=【解析】选B。由题意知，我们视察到条纹以速度v向上运动，那是因为圆筒顺时针转动，条纹低端从右向左运动，由于视觉暂留现象，我们觉得条纹向上运动，螺距是L，速度是v，故转动一周时间T=，转速为n==，所以B正确；A、C、D错误。6.如图所示，假如把钟表上的时针、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其次次重合，中间经验的时间为()A.minB.1minC.minD.min【解析】选C。分针的周期为1h，秒针的周期为1min，两者的周期之比T1∶T2=60∶1，分针与秒针从第1次重合到第2次重合有：ω1t+2π=ω2t，又ω=，T1=60T2=60min，所以有t=min。二、非选择题(本题共2小题，共30分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)7.(14分)2024年花样滑冰世锦赛双人滑竞赛中，隋文雅、韩聪获得冠军；韩聪(男)以自己为转轴拉着隋文雅(女)做匀速圆周运动，转速为30r/min。隋文雅的脚到转轴的距离为1.6m(1)隋文雅做匀速圆周运动的角速度；(2)隋文雅的脚运动速度的大小。【解析】(1)转速n=30r/min=0.5r/s，角速度ω=2π·n=2π×0.5rad/s=3.14rad/s。(2)隋文雅的脚做圆周运动的半径r=1.6m，所以她的脚的运动速度v=ωr=π×1.6m/s=5.0m/s。答案：(1)3.14rad/s(2)5.0m/s8.(16分)视察自行车的主要传动部件，了解自行车是怎样用链条传动来驱动后轮前进的，如图所示是链条传动的示意图，两个齿轮俗称“牙盘”，试分析并探讨：(1)同一齿轮上各点的线速度、角速度是否相同？(2)两个齿轮相比较，其边缘的线速度是否相同？角速度是否相同？转速是否相同？(3)两个齿轮的转速与齿轮的直径有什么关系？你能推导出两齿轮的转速n1、n2与齿轮的直径d1、d2的关系吗？【解析】(1)同一齿轮上的各点绕同一轴转动，因而各点的角速度相同。但同一齿轮上的各点，因到转轴的距离不同，由v=ωr知，其线速度不同。(2)自行车前进时，链条不会脱离齿轮打滑，因而两个齿轮边缘的线速度必定相同。但两个齿轮的直径不同，依据公式v=ωr可知，两个齿轮的角速度不同，且角速度与半径成反比。由角速度ω和转速n之间的关系：ω=2πn知，两齿轮角速度不同，转速当然也不同。(3)因两齿轮边缘线速度相同，而线速度和角速度以及转速之间的关系是：v=ωr，ω=2πn，故2πn1R1=2πn2R2，即n1d1=n2d2，两个齿轮的转速与齿轮的直径成反比。答案：(1)线速度不同角速度相同(2)相同不同不同(3)反比n1d1=n2d2(15分钟40分)9.(6分)(多选)做匀速圆周运动的物体，下列物理量中不变的是()A.速度B.速率C.周期D.转速【解析】选B、C、D。匀速圆周运动速度大小不变，方向时刻变更，即速率不变，速度变更，故A错误，B正确；匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动，周期是恒定的，转速是恒定的，故C、D正确。10.(6分)如图所示是自行车传动结构的示意图，其中A是半径为r1的大齿轮，B是半径为r2的小齿轮，C是半径为r3的后轮，假设脚踏板的转速为n，则自行车前进的速度为 ()A. B.C. D.【解析】选C。要测量自行车前进的速度，即车轮C边缘上的线速度的大小，依据题意知：轮A和轮B边缘上的线速度的大小相等，依据v=ωr可知：r1ω1=r2ω2，已知ω1=2πn，则轮B的角速度ω2=ω1，因为轮B和轮C共轴，所以转动的ω相等即ω3=ω2，依据v=ωr可知：v=ω3r3=，C正确，A、B、D错误。11.(6分)(多选)为了测定子弹的飞行速度，在一根水平放置的轴杆上固定两个薄圆盘A、B，A、B平行且相距2m，轴杆的转速为3600r/min，子弹穿过两盘留下两弹孔a、b，测得两弹孔半径的夹角是30°，A.360m/s B.57.6C.1440m/s D【解析】选B、C。子弹从A盘到B盘，盘转动的角度：θ=2πn+(n=0、1、2……)，盘转动的角速度：ω==2πf=120πrad/s，子弹在A、B间运动的时间等于圆盘转动时间即：=，所以：v===(n=0、1、2……)n=0时，v=1440m/s；n=1时，v=110.77m/s；n=2时，v=57.6m/s，故B、C正确。12.(22分)如图所示，半径为0.1m的轻滑轮，通过绕在其上的细线与重物相连，若重物由静止起先以2m/s2的加速度匀加速下落，则当它下落