新教材同步备课2024春高中物理课时分层作业4圆周运动新人教版必修第二册

课时分层作业(四)圆周运动◎题组一圆周运动及其物理量1．(多选)质点做匀速圆周运动，则()A．在任何相等的时间里，质点的位移都相同B．在任何相等的时间里，质点通过的路程都相等C．在任何相等的时间里，质点运动的平均速度都相同D．在任何相等的时间里，连接质点和圆心的半径转过的角度都相等2．(多选)对于做匀速圆周运动的物体来说，不变的物理量是()A．周期 B．速率C．角速度 D．线速度3．关于做匀速圆周运动物体的线速度、角速度、周期之间的关系，下列说法中正确的是()A．线速度大的角速度一定大B．线速度大的周期一定小C．角速度大的半径一定小D．角速度大的周期一定小4．(2022·平顶山第一中学检测)如图为车牌自动识别系统的直杆道闸，直杆可绕O在竖直面内转动。某汽车从自动识别线ab处到达直杆处的时间为4.5s，自助识别系统的反应时间为0.5s。如果汽车到道闸位置时，直杆刚好由水平位置转到竖直位置，则直杆转动的平均角速度大小为()A．π2rad/s B．πC．π9rad/s D．π◎题组二常见三种传动方式5．如图所示，一偏心轮绕垂直纸面的轴O匀速转动，a和b是轮边缘上的两个点，则偏心轮转动过程中，a、b两点()A．角速度大小相同B．线速度大小相同C．周期大小不同D．转速大小不同6．(多选)如图所示为某一皮带传动装置，主动轮的半径为r1，从动轮的半径为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r1D．从动轮的转速为r27．如图所示，A、B、C三点为奶茶塑封机手压杆上的点，A在杆的顶端，O为杆转动的轴，且AB＝BC＝CO。在杆向下转动的过程中，下列说法正确的是()A．A、B两点线速度大小之比为1∶3B．B、C两点周期之比为1∶1C．A、B两点角速度之比为3∶2D．B、C两点的线速度大小之比为1∶2◎题组三圆周运动的周期性和多解问题8．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，盘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，测得两弹孔所在半径的夹角θ＝30°，如图所示。则该子弹的速度可能是()A．360m/s B．720m/sC．1440m/s D．108m/s9．如图所示，B物体放在光滑的水平地面上，在水平力F的作用下由静止开始运动，B物体的质量为m，同时A物体在竖直面内由M点开始做半径为r、角速度为ω的匀速圆周运动。求满足使A、B速度相同的力F的取值。10．如图为某种水轮机的示意图，水平管出水口的水流速度恒定，为v0，当水流冲击到水轮机上某挡板时，水流的速度方向刚好与该挡板垂直，该挡板的延长线过水轮机的转轴O，且与水平方向的夹角为30°。当水轮机圆盘稳定转动后，挡板的线速度恰为冲击挡板的水流速度的一半。忽略挡板的大小，不计空气阻力，若水轮机圆盘的半径为R，则水轮机圆盘稳定转动的角速度大小为()A．v02R BC．3v0R11．如图所示，A、B两个齿轮的齿数分别是z1、z2，各自固定在过O1、O2的轴上。其中过O1的轴与电动机相连接，此轴转速为n1，求：(1)A、B两齿轮的半径r1、r2之比；(2)B齿轮的转速n2。12．如图所示，小球A在光滑的半径为R的圆形槽内做匀速圆周运动，当它运动到图中a点时，在圆形槽中心O点正上方h处，有一小球B沿Oa方向以某一初速度水平抛出，结果恰好在a点与A球相碰，求：(1)B球抛出时的水平初速度；(2)A球运动的线速度最小值；(3)试确定A球做匀速圆周运动的周期的可能值。13．(多选)如图所示，有一个竖直薄壁圆筒，内壁光滑且半径为R，上部侧面A处的正下方h处有一个小孔B，一个大小合适的小球刚好可以穿过小孔，现使小球从小孔A处以某一初速度沿切线方向水平出发，使小球紧贴筒内壁运动，到达底部时恰好从B孔飞出，下列判断正确的是()A．小球沿着筒内侧运动时，对圆筒内侧的压力大小不变B．小球从B孔穿出的时间会因为初速度的不同而不同C．小球的初速度可能为2πR2gD．无论初速度多大小球到达底部时都刚好从B孔穿出课时分层作业(四)123456781013BDABCDBABCBCBAC1．BD[质点做匀速圆周运动，在任意相等的时间内，通过的弧长、连接质点和圆心的半径转过的角度都相等，但位移只是大小相等，方向并不相同，平均速度也只是大小相等，方向并不相同，故B、D正确。]2．ABC[匀速圆周运动中，线速度的大小不变，但方向变化，所以速率不变，线速度是变化的，周期、频率、角速度都是不变的，选项A、B、C正确，D错误。]3．D[由v＝ωr可知只有当半径r一定时，角速度ω才与线速度v成正比；只有当线速度v一定时，角速度ω才与半径r成反比，选项A、C错误；由v＝2πrT知，只有当半径r一定时，线速度v才与周期T成反比，选项B错误；由ω＝2πT知，角速度ω与周期4．B[由题知，汽车从自动识别线ab处到达直杆处的时间为4.5s，自助识别系统的反应时间为0.5s，则说明直杆有4s的转动时间，则直杆转动的平均角速度大小为ω＝π2t＝π8rad/s。故选5．A[a、b两点同轴转动，角速度大小相等，周期、转速都相等，选项A正确，C、D错误；角速度大小相等，但转动半径不同，根据v＝ωr可知，线速度大小不同，选项B错误。]6．BC[主动轮做顺时针转动，由皮带缠绕的方式可知从动轮做逆时针转动，A错误，B正确；两轮通过皮带传动，边缘的线速度大小相等，由v＝rω，ω＝2πn，可得2πn·r1＝2πn'·r2，解得从动轮的转速为n′＝r1r27．B[因为A、B两点同轴转动，所以A、B两点的角速度是相等的，由v＝rω可知，角速度一定时，线速度大小之比等于运动半径之比，故A、B两点线速度大小之比为3∶2，A、C错误；因为B、C两点同轴转动，所以B、C两点的角速度是相等的，故周期相等，由v＝ωr可知，B、C两点的线速度大小之比为2∶1，故B正确，D错误。]8．C[子弹从A盘到B盘，B盘转过的角度θ＝2πn＋π6(n＝0，1，2，…)，B盘转动的角速度ω＝2πT＝2πN＝2π×360060rad/s＝120πrad/s，子弹在A、B盘间运动的时间等于B盘转动的时间，即2v＝θω，所以v＝2ωθ＝144012n+1m/s(n＝0，1，2，…)，n＝0时，v＝1440m/s；n＝1时，v≈110.77m/s；n＝29．解析：相同即大小、方向相同，B速度为水平向右，A一定要在最低点时才能保证速度水平向右。由题意可知：当A从M点运动到最低点时t＝nT＋34T(n＝0，1，2，…)，线速度v＝对于B(初速度为0)：v＝at＝FmnT+解得：F＝2mω2rπ4n+3(n＝0，1，答案：2mω2rπ4n+3(n＝0，110．B水从管口流出后做平抛运动，设水流到达挡板时的速度大小为v，则v＝v0sin30°＝2v0，圆盘稳定转动后，挡板的线速度恰为冲击挡板的水流速度的一半，即挡板的线速度为v′＝v2＝v0，根据v＝rω，可得圆盘转动的角速度ω＝v'R＝v0R，故11．解析：(1)在齿轮传动装置中，各齿轮在相同时间内转过的“齿”是相同的，因此齿轮的齿数与周长成正比，故r1∶r2＝z1∶z2。(2)在齿轮传动进行时，每个啮合的齿轮边缘处线速度大小相等，因此齿轮传动满足齿轮转速与齿数成反比，即n2n1＝z1z2答案：(1)r1∶r2＝z1∶z2(2)n2＝n12．解析：(1)小球B做平抛运动，其在水平方向上做匀速直线运动，则R＝v0t ①在竖直方向上做自由落体运动，则h＝12gt2 由①②得v0＝Rt＝Rg(2)A球的线速度取最小值时，A球刚好转过一圈的同时，B球落到a点与A球相碰，则A球做圆周运动的周期正好等于B球的飞行时间，即T＝2h所以vA＝2πRT＝2π(3)能在a点相碰，则A球在B球做平抛运动的飞行时间内又回到a点。即平抛运动的时间等于A球周期的整数倍，所以t＝2hg＝nT′，则T′＝1n2hg(n＝1，2答案：(1)Rg2h(2)2πRg2h(3)1n2hg(n＝13．AC小球的运动是水平匀速圆周运动和竖直自由落体运动的合成，小球水平匀速圆周运动的速度大小没变，则向心力大小不变，那么对圆筒