高中物理高考 考点17 圆周运动的描述——备战2021年高考物理考点一遍过

这是一份高中物理高考 考点17 圆周运动的描述——备战2021年高考物理考点一遍过，共14页。试卷主要包含了描述圆周运动的物理量，传动装置等内容，欢迎下载使用。

一、描述圆周运动的物理量
1．定义
线速度v=，角速度ω=，转动半径r==（s为路程，θ为转过角度）
周期T=，转速n=，向心加速度a=
2．联系
（1）v=rω=2πnr，ω==2πn
（2）在圆周运动中，Δt→0（Δθ→0）时，有=，即=
由a=和v=，可得a===rω2==vω
二、传动装置
1．同轴传动：各部分角速度大小相等。
2．同缘传动（齿轮、摩擦轮、皮带、链条）：接触部分线速度大小相等。
考向一 同轴传动
（2020·浙江省高三）三个不同半径光滑圆环同圆心竖直放置，都固定在竖直轴上可绕其转动（如图所示），在每个环上转轴的两侧分别套两个小球，当环绕轴以某一角速度匀速转动时，六个小球所处的相对位置是（ ）
A．B．
C．D．
【参考答案】C
【详细解析】小球做匀速圆周运动，受力分析如下图，设环的半径为R，根据牛顿第二定律得
整理得
是常量，即小球处于同一高度，与半径的大小无关，所以C正确，ABD错误。
故选C。
1．（2020·江苏省高一期中）如图所示，用起瓶器打开瓶盖，起瓶器上A、B两点绕O点转动的角速度分别为ωA和ωB，线速度大小分别为vA和vB，则( )
A．ωA=ωB， vA>vBB．ωA=ωB， vAC．ωA<ωB， vA=vBD．ωA>ωB， vA=vB
【答案】B
【解析】同轴转动，角速度相等，故ωA=ωB；由于rA 考向二 同缘传动
（2020·北京高一期末）如图所示，电动机皮带轮与机器皮带轮通过皮带连接，转动时皮带与两轮之间不发生滑动。已知电动机皮带轮半径为r，P、Q分别为电动机皮带轮和机器皮带轮边缘上的点，A为机器皮带轮上的点。设电动机皮带轮匀速转动，此时P点线速度大小为vP。关于P点角速度大小ω，下列表达式正确的是（ ）
A．B．C．D．
【参考答案】C
【详细解析】ABCD．设电动机皮带轮匀速转动的时间为，转过的角度为，所对应的弧长，则有
解得
根据线速度的定义
角速度定义式
整理得
ABD错误C正确。
故选C。
1．（2020·安徽省怀宁县第二中学高一期中）如图所示，两个用相同材料制成的靠摩擦传动的轮A和B水平放置，两轮半径rA=2rB．当主动轮A匀速转动时，在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A轮边缘上．若将小木块放在B轮上，欲使木块相对B轮也静止，则木块距B轮转轴的最大距离为 ( )
A．B．C．D．
【答案】A
【解析】A和B用相同材料制成的靠摩擦传动，边缘线速度相同，则
而，所以
对于在A边缘的木块，最大静摩擦力恰为向心力，即
当在B轮上恰要滑动时，设此时半径为r，则
解得
故A正确，BCD错误.
1．（2020·河北省行唐一中高一月考）A、B分别是地球上的两个物体，A在北纬某城市，B在赤道上某地，如图所示。当它们随地球自转时，它们的角速度分别是A、B，它们的线速度大小分别是vA、vB下列说法正确的是（ ）
A．A=B，vAB．A=B，vA>vB
C．AD．A>B，vA2．（2020·河南省高三二模）如图所示是一固定在水平面上的半球形光滑容器（下面截去一部分）的截面图，AB是水平直径，半径为R，容器圆形底的直径CD为R。一个质量为m的小球（可视为质点）在容器内壁做水平面内的匀速圆周运动，小球做圆周运动所在的平面离容器底和容器口所在平面距离相等。若重力加速度为g，则小球做圆周运动的角速度大小为（ ）
A．B．C．D．
3．（2020·江苏省高一期中）两物体做匀速圆周运动，运动半径之比为4︰3，角速度之比为3︰4，则这两物体的线速度之比为（ ）
A．16︰9B．9︰16C．1︰1D．4︰3
4．（2020·土默特左旗第一中学高一期中）如图所示为两级皮带传动装置，转动时皮带均不打滑，中间两个轮子是固定在一起的，轮1的半径和轮2的半径相同，轮3的半径和轮4的半径相同，且为轮1和轮2半径的一半，则轮1边缘的a点和轮4边缘的c点相比（ ）
A．线速度之比为 1：4B．角速度之比为 4：1
C．周期之比为 1：8D．转速之比为1：4
5．转篮球是一项难度较高的技巧，其中包含了许多物理知识。如图所示，假设某转篮球的高手能让篮球在手指上（手指刚好在篮球的正下方）做匀速圆周运动，下列有关该同学转篮球的物理知识正确的是
A．篮球上各点做圆周运动的圆心在手指上
B．篮球上各点的向心力是由手指提供的
C．篮球上各点做圆周运动的角速度相同
D．篮球上各点离转轴越近，做圆周运动的向心加速度越大
6．（2019·山西平遥中学期末）如图所示，一直径为d的纸质圆筒以角速度ω绕轴O高速转动，现有一颗子弹沿直径穿过圆筒，若子弹在圆筒转动不到半周时，在筒上留下a、b两个弹孔，已知aO、bO间夹角为，则子弹的速率为
A．B．
C．D．
7．如图所示，自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径之比为4:1:16，在用力蹬脚踏板前进的过程中，下列说法正确的是
A．小齿轮和后轮的角速度大小之比为16:1
B．大齿轮和小齿轮的角速度大小之比为1:1
C．大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为1:4
D．大齿轮和小齿轮轮缘的向心加速度大小之比为1:4
8．（2019·广东期末）如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中，皮带不打滑，则
A．a点与b点的线速度大小相等
B．a点与b点的角速度大小相等
C．a点与d点的线速度大小相等
D．a点与d点的向心加速度大小相等
9．如图所示，在绕中心轴转动的圆筒内壁上，有两物体A、B靠在一起随圆筒转动，在圆筒的角速度均匀增大的过程中，两物体相对圆筒始终保持静止，下列说法中正确的是
A．在此过程中，圆筒对A一定有竖直向上的摩擦力
B．在此过程中，A、B之间可能存在弹力
C．随圆筒的角速度逐渐增大，圆筒对A、B的弹力都逐渐增大
D．随圆筒的角速度逐渐增大，圆筒对B的摩擦力也逐渐增大
10．（2019·安徽期末）儿童乐园中，一个小孩骑在木马上随木马一起在水平面内匀速转动，转轴到木马的距离为r，小孩的向心加速度为a，如把小孩的转动看做匀速圆周运动，则
A．小孩相对于圆心的线速度不变
B．小孩的线速度大小为
C．小孩在时间t内通过的路程为
D．小孩做匀速圆周运动的周期
11．（2019·湖南期末）明代出版的《天工开物》一书中就有牛力齿轮翻车的图画（如图所示），记录了我们祖先的劳动智慧。若A、B两齿轮半径的大小关系为rA>rB，则
A．齿轮A、B的角速度大小相等
B．齿轮A的角速度大小小于齿轮B的角速度大小
C．齿轮A、B边缘的线速度大小相等
D．齿轮A边缘的线速度大小小于齿轮B边缘的线速度大小
12．（2019·江苏期末）如图所示，在以角速度匀速转动的水平圆盘上放一质量m的滑块，滑块到转轴的距离r，滑块跟随圆盘一起做匀速圆周运动（两者未发生相对滑动）。求：
（1）圆盘的转动周期；
（2）滑块运动的线速度大小；
（3）滑块受到的向心力大小。
13．（2016·上海卷）风速仪结构如图（a）所示。光源发出的光经光纤传输，被探测器接收，当风轮旋转时，通过齿轮带动凸轮圆盘旋转，当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住。已知风轮叶片转动半径为r，每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈。若某段时间Δt内探测器接收到的光强随时间变化关系如图（b）所示，则该时间段内风轮叶片
A．转速逐渐减小，平均速率为
B．转速逐渐减小，平均速率为
C．转速逐渐增大，平均速率为
D．转速逐渐增大，平均速率为
1．A【解析】A与B均绕地轴做匀速圆周运动，在相同的时间转过的角度相等，由角速度的定义式，A、B角速度相等，即A=B；
由角速度与线速度关系公式v=ωr，B的转动半径较大，故B的线速度较大，即vAA. A=B，vAB. A=B，vA>vB。与结论不符，故B错误；
C. AD. A>B，vA2．A【解析】
对小球受力分析如图，由牛顿第二定律可得
其中
解得
故选A。
3．C【解析】
根据线速度与角速度的关系可知
ABD错误，C正确。
故选C。
4．D【解析】
A．轮1和轮3是同一皮带转动，所以线速度大小相同，即
轮2和轮3同轴转动，角速度相同，根据
可知
轮2和轮4同一皮带转动，所以
则
故A错误；
B．根据
可知
故B错误；
C．根据
可知
故C错误；
D．根据
可知转速之比为
故D正确。
故选D。
5．C【解析】篮球上的各点做圆周运动时，是绕着转轴做圆周运动，圆心均在转轴上，故A错误；篮球旋转就是靠我们的手拍动篮球旋转，造成篮球旋转产生的向心力的，故B错误；篮球上的各点绕转轴做圆周运动，故角速度相同，故C正确；由于角速度相同，根据a=ω2r可知篮球上各点离转轴越近，做圆周运动的向心加速度越小，故D错误。
6．B【解析】设子弹的速度为v0，由题意知，子弹穿过两个孔所需时间；若子弹穿过圆筒时间小于半个周期，纸质圆筒在这段时间内转过角度为π–，由角速度的公式有；由两式解得。故选项B正确。
7．D【解析】小齿轮和后轮共轴，角速度相等，故A错误；大齿轮和小齿轮共线，线速度相等，根据ω=v/r可知，大齿轮和小齿轮的角速度大小之比为1:4，故B错误；小齿轮和后轮共轴，根据v=ωr可知，小齿轮边缘和后轮边缘的线速度之比为1:16，则大齿轮边缘和后轮边缘的线速度大小之比为1:16，故C错误；大齿轮和小齿轮共线，线速度相等，根据a=v2/r可知，向心加速度大小之比为1:4，故D正确。
8．D【解析】AB．ac两点的线速度相同，由v=ωr可知，a点的角速度大于c点的角速度；bc两点的角速度相同，由v=ωr可知，c点的线速度大于b点的线速度，即a点线速度大于b点的线速度，a点角速度大于b点的角速度，选项AB错误；C．ac两点的线速度相同，由v=ωr可知，a点的角速度大于c点的角速度；dc两点的角速度相同，由v=ωr可知，d点的线速度大于c点的线速度，即a点线速度小于d点的线速度，选项C错误；D．设a点的线速度为v，则a点的向心加速度为；c点的线速度为v，则由v=ωr可知，d点的线速度为2v，则d点的向心加速度为；即a点与d点的向心加速度大小相等，选项D正确。
9．BC【解析】在此过程中，A可能只受重力和B对A的支持力，不一定受到圆筒对A的竖直向上的摩擦力，选项A错误，B正确；水平方向，圆筒对AB的弹力充当做圆周运动的向心力，根据F=mω2r可知，随圆筒的角速度逐渐增大，圆筒对A、B的弹力都逐渐增大，选项C正确；圆筒对B的摩擦力在竖直方向，与水平方向的受力无关，即与圆筒的转速无关，选项D错误。
10．CD【解析】A．匀速圆周运动时，线速度的大小不变，方向时刻改变；故A错误。B．根据得：；故B错误。C．小孩在时间t内通过的路程为；故C正确。D．小孩做匀速圆周运动的周期；故D正确。
11．BC【解析】AB两轮边缘线速度大小相等，且A轮半径比B大，所以A的角速度大小小于齿轮B的角速度大小，AD错误BC正确。
12．（1） （2） （3）
【解析】（1）根据角速度和周期的关系可知，滑块的周期。
（2）滑块运动的线速度大小v=ωr。
（3）滑块受到向心力F=mω2r。
13．B【解析】根据题意，从图（b）可以看出，在Δt时间内，探测器接收到光的时间间隔变长，圆盘凸轮的挡光时间也变长，圆盘凸轮转一周的时间变长，即圆盘凸轮的转速减小，风扇叶片的转速逐渐减小；在Δt时间内圆盘凸轮挡光4次，即转动4周，风轮叶片转动4n周，风轮叶片转过的弧长s=8πnr，风轮叶片的平均速率，故选B。