高考物理一輪復(fù)習(xí)訓(xùn)練第4章第3講圓周運(yùn)動

第四章第3講知識鞏固練習(xí)1．如圖所示的齒輪傳動裝置中，主動輪的齒數(shù)z1＝24，從動輪的齒數(shù)z2＝8，當(dāng)主動輪以角速度ω順時針轉(zhuǎn)動時，從動輪的運(yùn)動情況是()A．順時針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(2π,3ω) B．逆時針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(2π,3ω)C．順時針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(6π,ω) D．逆時針轉(zhuǎn)動，周期為eq\f(6π,ω)【答案】B【解析】齒輪不打滑，說明邊緣點(diǎn)線速度相等，從動輪順時針轉(zhuǎn)動，故主動輪逆時針轉(zhuǎn)動．主動輪的齒數(shù)z1＝24，從動輪的齒數(shù)z2＝8，故大輪與小輪的半徑之比為R∶r＝24∶8＝3∶1，根據(jù)v＝rω，有eq\f(ω1,ω2)＝eq\f(r,R)＝eq\f(1,3)，解得從動輪的角速度為ω2＝3ω1＝3ω．根據(jù)ω＝eq\f(2π,T)，得從動輪的周期為T＝eq\f(2π,ω2)＝eq\f(2π,3ω)，故A、C、D錯誤，B正確．2．(2021屆南寧質(zhì)檢)手指轉(zhuǎn)球是指使籃球在指尖上進(jìn)行轉(zhuǎn)動，以手腕之力讓球體旋轉(zhuǎn)，然后單指頂住球體重心．如圖所示，假設(shè)某同學(xué)讓籃球在指尖上勻速轉(zhuǎn)動，指尖剛好靜止在籃球球心的正下方，下列判斷正確的是()A．籃球上各點(diǎn)做圓周運(yùn)動的角速度相同B．籃球上各點(diǎn)的向心力是由手指提供的C．籃球上的各點(diǎn)做圓周運(yùn)動的圓心均在指尖與籃球的接觸處D．籃球上各點(diǎn)離轉(zhuǎn)軸越近，做圓周運(yùn)動的向心加速度越大【答案】A【解析】籃球上的各點(diǎn)繞轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動，故角速度相同，故A正確；是手拍動籃球造成籃球旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向心力，不是由手指帶動，故B錯誤；籃球上的各點(diǎn)做圓周運(yùn)動時，是繞著轉(zhuǎn)軸做圓周運(yùn)動，圓心均在轉(zhuǎn)軸上，故C錯誤；由于角速度相同，根據(jù)a＝ω2r可知籃球上各點(diǎn)離轉(zhuǎn)軸越近，做圓周運(yùn)動的向心加速度越小，故D錯誤．3．圖為德國物理學(xué)家史特恩設(shè)計的最早測定氣體分子速率的示意圖．M、N是兩個共軸圓筒的橫截面，外筒N的半徑為R，內(nèi)筒M的半徑比R小得多，可忽略不計．筒的兩端封閉，兩筒之間抽成真空，兩筒以相同角速度ω繞其中心軸線勻速轉(zhuǎn)動．M筒開有與轉(zhuǎn)軸平行的狹縫S，且不斷沿半徑方向向外射出速率分別為v1和v2的分子，分子到達(dá)N筒后被吸附，如果R、v1、v2保持不變，ω取某合適值，則以下結(jié)論正確的是()A．只要時間足夠長，N筒上到處都落有分子B．分子不可能落在N筒上某兩處，且與S平行的狹條上C．當(dāng)eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(R,v1)－\f(R,v2)))≠neq\f(2π,ω)時(n為正整數(shù))，分子必落在不同的狹條上D．當(dāng)eq\f(R,v1)＋eq\f(R,v2)＝neq\f(2π,ω)時(n為正整數(shù))，分子必落在同一個狹條上【答案】C4．(2021年河南名校檢測)質(zhì)量分別為M和m的A、B兩物塊放在水平轉(zhuǎn)盤上，用細(xì)線系于圓盤轉(zhuǎn)軸上的同一點(diǎn)，細(xì)線均剛好拉直，細(xì)線與轉(zhuǎn)軸夾角θ＞α，隨著圓盤轉(zhuǎn)動的角速度緩慢增大()A．A對圓盤的壓力先減為零B．B對圓盤的壓力先減為零C．A、B同時對圓盤的壓力減為零D．由于A、B質(zhì)量大小關(guān)系不確定，無法判斷哪個物塊對圓盤的壓力先減為零【答案】C【解析】設(shè)懸點(diǎn)到圓盤盤面的距離為h，對A研究，當(dāng)A對圓盤的壓力為零時Mgtanθ＝Mωeq\o\al(2,1)h·tanθ，得到ω1＝eq\r(\f(g,h))，同理可以得到B對圓盤的壓力減為零時，轉(zhuǎn)動的角速度ω2＝eq\r(\f(g,h))，故C正確．5．(2021年永州質(zhì)檢)近年許多電視臺推出戶外有獎沖關(guān)的游戲節(jié)目，如圖(俯視圖)是某臺設(shè)計的沖關(guān)活動中的一個環(huán)節(jié)．要求挑戰(zhàn)者從平臺A上跳到以O(shè)為轉(zhuǎn)軸的快速旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)盤上，而不落入水中．已知平臺到轉(zhuǎn)盤盤面的豎直高度為1.25m，平臺邊緣到轉(zhuǎn)盤邊緣的水平距離和轉(zhuǎn)盤半徑均為2m，轉(zhuǎn)盤以12.5r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動．轉(zhuǎn)盤邊緣間隔均勻地固定有6個相同障礙樁，障礙樁弧長及樁與樁之間的間隔對應(yīng)的圓心角均相等．若某挑戰(zhàn)者在如圖所示時刻從平臺邊緣以水平速度沿AO方向跳離平臺，把人視為質(zhì)點(diǎn)，不計樁的厚度，g取10mA．4m/s B．5mC．6m/s D．7m【答案】B【解析】人起跳后做平拋運(yùn)動，因此在豎直方向上有y＝eq\f(1,2)gt2，解得時間t＝0.5s，轉(zhuǎn)盤的角速度為ω＝2πn＝eq\f(5,12)πrad/s，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過eq\f(π,6)所用時間為t＝eq\f(θ,ω)＝0.4s，要使人能跳過空隙，時間應(yīng)不大于0.4s，因此根據(jù)水平方向勻速運(yùn)動有x＝v0t，解得v0＝5m/s，故A、C、D錯誤，B正確．6．圖為一實(shí)驗(yàn)小車中利用光脈沖測量車速和行程的裝置的示意圖，A為光源，B為光電接收器，A、B均固定在車身上，C為小車的車輪，D為與C同軸相連的齒輪．車輪轉(zhuǎn)動時，A發(fā)出的光束通過旋轉(zhuǎn)齒輪上齒的間隙一次就形成一個脈沖光信號，被B接收并轉(zhuǎn)換成電信號，由電子電路記錄和顯示．若實(shí)驗(yàn)顯示單位時間內(nèi)的脈沖數(shù)為n，累計脈沖數(shù)為N，若要測出小車的速度和行程，則還必須測量的物理量或數(shù)據(jù)是()A．車輪的半徑R和齒輪的齒數(shù)PB．車輪的半徑R和齒輪的半徑rC．齒輪的齒數(shù)P和齒輪的半徑rD．車輪的半徑R和齒輪上齒的間隙寬度d【答案】A7．(多選)一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，其線速度大小為4m/s，轉(zhuǎn)動周期為2s，A．角速度為0.5rad/s B．轉(zhuǎn)速為0.5r/sC．軌跡半徑為eq\f(4,π)m D．加速度大小為4πm/s2【答案】BCD【解析】角速度為ω＝eq\f(2π,T)＝πrad/s，A錯誤；轉(zhuǎn)速為n＝eq\f(ω,2π)＝0.5r/s，B正確；半徑r＝eq\f(v,ω)＝eq\f(4,π)m，C正確；向心加速度大小為an＝eq\f(v2,r)＝4πm/s2，D正確．綜合提升練習(xí)8．圖為自行車示意圖．自行車的大齒輪通過鏈條和后輪中小齒輪連接，轉(zhuǎn)動時鏈條不松動，小齒輪與后輪共軸一起轉(zhuǎn)動．設(shè)大齒輪的半徑為a，小齒輪半徑為b，后輪半徑為c．正常運(yùn)行時，自行車勻速前進(jìn)速度大小為v．下列說法中錯誤的是()A．后輪轉(zhuǎn)動的角速度為eq\f(v,c)B．大齒輪轉(zhuǎn)動的角速度為eq\f(v,a)C．小齒輪邊緣某點(diǎn)轉(zhuǎn)動的向心加速度為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2bD．大齒輪邊緣上某點(diǎn)轉(zhuǎn)動的向心加速度為eq\f(b2v2,c2a)【答案】B【解析】后輪的線速度為v，則后輪轉(zhuǎn)動的角速度ω＝eq\f(v,c)，故A正確；小齒輪和后輪共軸轉(zhuǎn)動，角速度相等，則小齒輪的角速度為eq\f(v,c)，根據(jù)小齒輪和大齒輪線速度大小相等，有eq\f(v,c)·b＝ω′a，解得大齒輪的角速度ω′＝eq\f(bv,ac)，故B錯誤；小齒輪邊緣某點(diǎn)轉(zhuǎn)動的向心加速度a向＝beq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,c)))2，故C正確；大齒輪邊緣上某點(diǎn)轉(zhuǎn)動的向心加速度a′向＝aω′2＝eq\f(ab2v2,a2c2)＝eq\f(b2v2,ac2)，D正確．9．(多選)如圖所示，一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面；在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)P．它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點(diǎn)的過程中，克服摩擦力做的功為W，重力加速度大小為g．設(shè)質(zhì)點(diǎn)P在最低點(diǎn)時，向心加速度的大小為a，容器對它的支持力大小為N，則()A．a(chǎn)＝eq\f(2mgR－W,mR) B．a(chǎn)＝eq\f(2mgR－W,mR)C．N＝eq\f(3mgR－2W,R) D．N＝eq\f(2mgR－W,R)【答案】AC【解析】質(zhì)點(diǎn)P下滑過程中，利用動能定理可得mgR－W＝eq\f(1,2)mv2，在最低點(diǎn)由牛頓第二定律有N－mg＝ma＝eq\f(mv2,R)，可得a＝eq\f(2mgR－W,mR)，N＝eq\f(3mgR－2W,R)，故B、D錯誤，A、C正確．10．(多選)(2021屆南平質(zhì)檢)對于繞軸轉(zhuǎn)動的物體，描述轉(zhuǎn)動快慢的物理量有角速度ω等物理量．類似加速度，角加速度β描述角速度ω的變化快慢，勻變速轉(zhuǎn)動中β為一常量．下列說法正確的是()A．β的定義式為β＝eq\f(Δω,Δt)B．在國際單位制中β的單位為rad/s2C．勻變速轉(zhuǎn)動中某時刻的角速度為ω0，經(jīng)過時間t后角速度ω＝ω0t＋eq\f(1,2)βt2D．勻變速轉(zhuǎn)動中某時刻的角速度為ω0，則時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度Δθ＝ω0t＋eq\f(1,2)βt2【答案】ABD【解析】角加速度為角速度變化量與所用時間的比值，A正確；由公式β＝eq\f(Δω,Δt)知在國際單位制中β的單位為rad/s2，B正確；勻變速轉(zhuǎn)動中某時刻的角速度為ω0，經(jīng)過時間t后角速度為ω＝ω0＋βt，C錯誤；勻變速轉(zhuǎn)動中某時刻的角速度為ω0，與位移公式類似，則時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為Δθ＝ω0t＋eq\f(1,2)βt2，D正確．11．如圖所示，