高中物理沪科版 (2019)必修 第二册3.2 匀速圆周运动的规律同步测试题

这是一份高中物理沪科版 (2019)必修 第二册3.2 匀速圆周运动的规律同步测试题，共10页。
【特供】3.2匀速圆周运动的速率-1作业练习一．填空题1．
写出线速度和角速度的几个常用表达式v=＝__________＝__________＝__________，ω=＝__________＝__________＝__________2．
质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，当汽车经过半径为60 m的弯路时，车速为20 m/s.此时汽车转弯所需要的向心力大小为______N．若轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4×104 N，则这辆车在这个弯道处________发生侧滑(选填“会”或“不会”)．3．
如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为，是它边缘上的一点．左侧是一轮轴，大轮的半径是，小轮的半径为．点在小轮上，到小轮中心的距离为．点和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．．三点的角速度之比为__________，向心加速度之比为__________．4．a．b两辆玩具车在各自的圆轨道上做匀速圆周运动，在相同的时间内，它们通过的路程之比为1：2，转过的角度之比为2：3，则它们的向心加速度大小之比为　      　． 5．如图所示是上海锦江乐园中的“摩天轮”，它高108m，直径为98m，每次可乘坐378人，每转一圈25min。摩天轮转动时，某一轿厢内坐有一位游客，则该游客随轮一起匀速转动的周期为_____s，向心加速度大小为________________m/s2。6．如图所示传送装置中，三个轮的半径分别为 R，2R，4R；则图中 A，B，C 各点的线速度之比为___________；角速度之比为___________；加速度之比为___________。7．
如图所示的传动装置中，B．C两轮固定在一起绕同一转轴转动，A．B两轮用皮带传动，三轮半径关系为rA＝rC＝2rB.若皮带不打滑，则A．B．C轮边缘的a．b．c三点的角速度之比为 _________；线速度之比为 _______．加速度之比_____________ 。8．
下图中每一个轮子都有大小两轮子叠合而成，共有n个这样的轮子，用皮带逐一联系起来，当第一个轮子外缘线速度为v1时，第n个轮子的小轮边缘线速度vn′＝_________.9．
如图，在皮带轮传动装置中，已知大轮的半径是小轮半径的3倍，A和B两点分别在两轮的边缘上，C点离大轮轴距离等于小轮半径，若皮带不打滑，则它们的线速度之比vA：vB：vc=_______________。10．
做匀速圆周运动的物体，10s内沿半径是20m的圆周运动了100m，则其线速度大小是________ m/s，周期是________ s，角速度是________ rad/s．11．
一钟表的分针长10cm，估算分针的角速度为______，分针尖端的线速度大小为_________。12．
如图，光滑水平面上固定的两个钉子A．B相距0.1m．长为0.5m的细绳一端系有质量为0.2kg小球（可看作质点），另一端固定在A钉上，细绳处于伸直状态，现给小球一个垂直于绳子方向，大小为1m/s的水平速度时细绳的拉力大小为________N，当细绳第一次碰到钉子B后小球的角速度为________rad/s．13．如图所示，一圆环圆心为O，若以它的直径AB为轴作匀速转动，圆环上P．Q两点的线速度大小之比是___________；若圆环的半径是20cm，绕AB轴转动的周期是1s，环上Q点的向心加速度大小是______m/s2。
 14．
如图所示为一皮带传动装置，在传动过程中皮带不打滑。a．b分别是小齿轮和大齿轮边缘上的点，c是大齿轮上某条半径上的中点，已知大齿轮的半径是小齿轮半径的2倍。若a点的线速度大小为v，则b点的线速度大小为________，c点的线速度大小为________。15．
如图所示，一部机器由电动机带动，机器上皮带轮的半径是电动机皮带轮半径的3倍，皮带与两轮之间不发生滑动，已知机器皮带轮边缘上一点的向心加速度为。（1）电动机皮带轮与机器皮带轮的转速比=__________；（2）A点位于机器皮带轮半径的中点，A点的向心加速度是_________。16．
如图所示，压路机后轮半径是前轮半径的3倍，A．B分别为前轮和后轮边缘上的一点，C为后轮上的一点，它离后轮轴心的距离是后轮半径的一半，则A．B．C三点的角速度之比____________，线速度之比__________，向心加速度之比____________.（化简为最简比例）17．
如图所示皮带转动轮，大轮直径是小轮直径的3倍，A是大轮边缘上一点，B是小轮边缘上一点，C是大轮上一点，C到圆心O1的距离等于小轮半径．转动时皮带不打滑，则A．B．C三点的角速度之比ωA：ωB：ωC=______，线速度之比VA：VB：VC=______，向心加速度大小之比aA：aB：aC=______．(计算结果保留三位有效数字）18．
汽车在水平地面上转弯时，是________力提供向心力；转弯时车速不能太快，当速度为v时，安全转弯的半径最小为R，若当转弯半径为3R时，该汽车安全转弯的最大速度为________。
参考答案与试题解析1．【答案】            【解析】 故本题答案是：(1).      (2).      (3).      (4).      (5).      (6).
2．【答案】  1.3×104  不会【解析】汽车转弯的速度为：v=20m/s；汽车转弯时做圆周运动，所需要的向心力为：Fn=m =2.0×103×N≈1.3×104N；
而汽车所受的最大静摩擦力为fm=1.4×104N，则Fn＜fm，所以汽车不会发生侧滑；
点睛：本题关键寻找向心力的来源，将侧向最大静摩擦力与所需向心力比较，若静摩擦力不足提供向心力，则车会做离心运动发生侧滑．
3．【答案】  ，   ．【解析】由图可知，a．c两点的线速度相等，va=vc；b．c．d三点角速度相等，根据，大轮半径为，小轮半径为．所以vd=2vc；vb=vc/2；va：vb：vd=2:1:4；由图可知，由得：aa：ab：ad=．
4．【答案】1：3 【解析】【考点】 向心加速度．【分析】根据单位时间内通过的路程等于线速度求出A．B的线速度之比，根据单位时间内转过的角速度等于角速度求出A．B的角速度之比，根据a=vω求出向心加速度之比．【解答】解：因为A．B两个质点在相同时间内在相同时间内它们通过的路程比sA：sB=1：2，则线速度之比为1：2； 转过的角度之比为2：3，则角速度之比为3：2，则根据a=vω知，向心加速度之比为1：3．故答案为：1：3 5．【答案】1500        【解析】[1] 游客随轮一起匀速转动，每转一圈25min，即1500s，故其周期为1500s。[2] 向心加速度为6．【答案】2：1：2    4：1：1    8：1：2    【解析】【来源】安徽省蚌埠市第三中学2020-2021学年高一（下）4月物理试题 [1]由于三个轮的半径分别为 R，2R，4R，所以三个轮的半径之比为B．C两个轮子是同轴传动，角速度相等，故根据公式线速度之比为A．C两个轮子靠传送带传动，轮子边缘上的点具有相同的线速度，故因此，各点的线速度之比为[2]由于，，所以又因此，角速度之比为[3]由于向心加速度又因此，加速度之比为7．【答案】  1∶2∶2  1∶1∶2  1∶2∶4【解析】A．B两轮用皮带传动，则； ，据得；据得。B．C两轮固定在一起绕同一转轴转动，则； ，据得；据得。综上， ， 点睛：同轴传动：被动轮和主动轮的中心在同一根转轴上，主动轮转动使轴转动进而带动从动轮转动，两轮等转速及角速度。皮带传动：两转轮在同一平面上，皮带绷紧与两轮相切，主动轮转动使皮带动进而使从动轮转动，两轮边缘线速度相等。
8．【答案】【解析】【详解】同轴转动装置各点的角速度相等，；没有打滑的皮带传动装置，轮子边缘上各点线速度大小相等，；根据线速度公式，当角速度一定时，线速度与半径成正比，，以此类推可得出．【点睛】本题要掌握没有打滑的皮带传动，两轮轮缘上各点的线速度大小相等；同轴转动的各点的角速度相等．这两点是解决传动问题的重要依据．
9．【答案】3:3:1【解析】【详解】对于A．B两点，皮带不打滑，A和B两点线速度大小相等，故：vA：vB=1：1；对于B．C两点，B．C在同一轮上，角速度ω相同，由公式v=ωr得到线速度之比：vB：vC=rB：rC=3：1；综上得到：vA：vB：vC=3：3：1.【点睛】本题是圆周运动中典型问题，关键抓住相等量：皮带不打滑时，两轮边缘上各点的线速度大小相等；同一轮上各点的角速度相同．
10．【答案】  10；  4π；  0.5【解析】【详解】根据题意得：线速度v＝；周期为匀速圆周运动的物体运动一周的时间即；角速度
11．【答案】1.74×10-3rad／s1.74×10-4m／s【解析】【详解】因T=1h=3600s，则分针尖端的线速度大小为：
12．【答案】  0.4  2.5【解析】依据绳子的拉力提供向心力，则有，当细绳第一次碰到钉子B时同，运动半径为r′=0.5-0.1=0.4m，根据角速度，可得小球的角速度为2.5rad/s。
13．【答案】        【解析】【来源】上海市金山区金山中学2020-2021学年高一（下）期中物理试题 [1]圆环上P．Q两点属于共轴传动，所以角速度相同。所以线速度之比为[2]Q点的向心加速度大小为14．【答案】  v    v【解析】a．b两点同一皮带，所以具有相同的线速度，故b点的线速度大小也为v，b．c两点具有相同的角速度，根据 ，解得 ，所以c点的线速度大小为v故本题答案是：(1). v      (2). v点睛：切记同皮带线速度相等，同转轴角速度相等。
15．【答案】    0.05【解析】两轮边缘上的点线速度相等，则r1ω1=r2ω2，即r1n1=r2n2，从而；n1：n2=3：1；机器皮带轮边缘上各点的角速度相等，根据a=ω2r可知机器皮带轮边缘上一点的向心加速度为：a1=r2ω2，aA=ω2，则a1：aA=2：1，故aA=0.05m/s2
点睛：本题要紧扣隐含条件：共轴的角速度是相同的；同一传动装置接触边缘的线速度大小是相等的．以此作为突破口；同时能掌握线速度．角速度与半径之间的关系.
16．【答案】  3:1:1    2:2:1    6:2:1【解析】压路机前轮．后轮与地面均不打滑，相等时间内前轮．后轮在地面上辗过的路程一样，相当于皮带传动。压路机后轮半径是前轮半径的3倍，A．B分别为前轮和后轮边缘上的一点，则．；据可得；据可得。C为后轮上的一点，它离后轮轴心的距离是后轮半径的一半，则．；据可得；据可得。综上A．B．C三点的角速度之比；线速度之比；向心加速度之比。点睛：同轴传动：被动轮和主动轮的中心在同一根转轴上，主动轮转动使轴转动进而带动从动轮转动，两轮等转速及角速度。皮带传动：两转轮在同一平面上，皮带绷紧与两轮相切，主动轮转动使皮带动进而使从动轮转动，两轮边缘线速度相等。
17．【答案】  1:3:1  3:3:1  3:9:1【解析】根据题意，有：RA=3RC=3RB=3R；vB=vA ；ωA=ωC
故，故：vA：vB：vC=3：3：1 故：ωA：ωB：ωC=1：3：1
根据向心加速度公式a=ωv，得到向心加速度大小之比：aA：aB：aC=3：9：1
点睛：本题关键抓住同缘传动边缘上的点线速度相等．同轴传动角速度相同以及线速度与角速度关系公式v=ωr列式求解．
18．【答案】静摩擦【解析】汽车在水平地面上转弯时，是静摩擦力提供向心力；转弯时车速不能太快，当速度为v时，安全转弯的半径最小为R，则；若当转弯半径为3R时，则，解得汽车安全转弯的最大速度为v。点睛：解决本题的关键是分析向心力是由哪些力提供的．通常这样找向心力：沿半径方向的所有力的合力提供该物体做圆周运动的向心力．