1、某型号石英钟中的分针与时针可视为做匀速转动,分针的长度是时针长度的1.5倍,则下列说法中正确的是()
A、分针的角速度和时针的角速度相等B、分针的角速度是时针的角速度的12倍C、分针端点的线速度是时针端点的线速度的12倍D、分针端点的向心加速度是时针端点的向心加速度的1.5倍正确答案B
解析AB.分针的周期为1h,时针的周期为12h,可知分针和时针的周期为1:12,根据知,分针和时针的角速度之比为12:1,A不符合题意,B符合题意.
C.根据r=wω知,分针和时针的长度之比为1.5:1,角速度之比为12:1,则线速度之比为18:1,C不符合题意.
D.根据知,线速度之比为18:1,半径之比为:1,则向心加速度之比为:1,D不符合题意.
故答案为:B.
2、质点做匀速圆周运动,当线速度为v时,圆周半径为R,若保持向心力大小不变,当圆周半径为2R时,角速度应为()
A、B、C、D、正确答案B
解析质点做匀速圆周运动,当线速度为v时,圆周半径为R,故向心力为:;保持向心力大小不变,当圆周半径为2R,故:;解得:,
故答案为:B.
3、将太阳系中各行星绕太阳的运动近似看作匀速圆周运动,则离太阳越远的行星()
A、角速度越大B、周期越大C、线速度越大D、向心加速度越大正确答案B
解析设太阳的质量为M,行星的质量为m,轨道半径为r.行星绕太阳做圆周运动,万有引力提供向心力,则由牛顿第二定律得:
解得:,,
周期为:
可知,行星离太远越近,轨道半径r越大,则周期T越大,线速度、角速度、向心加速度越小,B符合题意。
故答案为:B
4、两个小球固定在一根长为1m的杆的两端,杆绕O点逆时针旋转,如图所示,当小球A的速度为3m/s时,小球B的速度为12m/s。则小球B到转轴O的距离是()
A、0.2mB、0.3mC、0.6mD、0.8m正确答案D
解析设小球A、B做圆周运动的半径分别为r1、r2,则v1∶v2=ωr1∶ωr2=r1∶r2=1∶4,又因r1+r2=1m,所以小球B到转轴O的距离r2=0.8m,ABC不符合题意,D符合题意,故答案为:D。
5、下列关于匀速圆周运动的说法正确的是()
A、匀速圆周运动是匀速运动B、匀速圆周运动是匀变速曲线运动C、做匀速圆周运动的物体所受到的合力是恒定不变的D、做匀速圆周运动物体的向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中一种力或一种力的分力正确答案D
解析匀速圆周运动速度大小不变,方向变化,速度是变化的,是变速运动,A不符合题意;匀速圆周运动加速度始终指向圆心,方向时刻在变化,加速度是变化的,B不符合题意;做匀速圆周运动的物体所受到的合力大小不变,方向时刻改变,是变力,C不符合题意;做匀速圆周运动物体的向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力的合力,也可以是其中一种力或一种力的分力,D符合题意.
故答案为:D.
6、甲、乙、丙三个物体,甲静止地放在北京,乙静止地放在江苏,丙静止地放在广州.当它们随地球一起转动时,则()
A、甲的角速度最大,乙的线速度最小B、三个物体的角速度、周期一样,丙的线速度最大C、三个物体的角速度、周期和线速度都相等D、丙的角速度最小,甲的线速度最大正确答案B
解析解:甲、乙、丙三个物体随地球一起转动时它们的周期相同,角速度相同,所以,A、D选项错误,
由于甲的半径最小而丙的半径最大,由线速度和角速度的关系v=ωr知甲的线速度最小而丙的线速度最大,故选项B正确.C错误
故选:B
7、电动车是不是新能源车值得思考,但电动车是人们出行方便的重要工具,某品牌电动自行车的铭牌如下:
根据此铭牌中的有关数据,可知该车的额定时速约为()
A、15km/hB、18km/hC、10km/hD、22km/h正确答案D
解析电动车在1h内转过的圈数n=×60r=r,所以电动车在1h内运动的距离s=π×0.×m≈m=22km,所以该车的额定时速v=22km/h,D符合题意,ABC不符合题意。
故答案为:D
二、多选题(每小题6分,共30分)8、地球上的物体,由于地球自转,也随之做匀速圆周运动,那么关于物体的角速度、线速度的大小,以下说法正确的是()
A、在赤道上的物体线速度最大B、在两极上的物体线速度最大C、赤道上的物体角速度最大D、北京和南京的角速度大小相等正确答案A,D
解析在地球上各点绕地球随地球自转,为同轴转动,所以地球上所有点的角速度相等,根据v=ωr知转动半径越大,线速度越大,在地球上赤道上线速度最大,两极最小,AD符合题意;
故答案为:AD
9、对于分别位于地球北纬30度和赤道上的两个物体A和B.下列说法正确的是()
A、A,B两点的角速度相等B、A,B两点的线速度相等C、A,B两点的转动半径相同D、A,B两点的转动周期相同正确答案A,D
解析A、B两点共轴,角速度相同,周期也相同,AD符合题意;位于赤道上的物体A与位于北纬30°的物体B,可知A的半径与B的半径相比为R之比为Rcos30°:R,由公式v=rω得,A、B两点线速度大小之比cos30°:1.BC不符合题意;
故答案为:AD。
10、物体做匀速圆周运动时,下列物理量中不变的是()
A、线速度B、角速度C、周期D、转速正确答案B,C,D
解析匀速圆周运动的过程中,线速度的大小不变,但是方向时刻改变;角速度不变,周期没有方向也不变,再由ω=2πn,可知转速也不变,BCD符合题意,A不符合题意.
故答案为:BCD.
11、图示是明代出版的天工开物一书中的牛力齿轮翻车的图画,记录了我们祖先的劳动智慧。若A、B两齿轮半径比r1:r2=3:2,则下列结论正确的是()
A、齿轮A,B边缘上的质点的线速度大小之比vA:vB=1:1B、齿轮A,B的角速度之比的ωA:ωB=3:2C、齿轮A,B的转动周期之比TA:TB=2:3D、齿轮A,B边缘上的质点的向心加速度大小之比aA:aB=2:3正确答案A,D
解析A、齿轮A与齿轮B是同缘传动,边缘点线速度相等,齿轮A、B边缘上的质点的线速度大小之比vA:vB=1:1,A符合题意;
B、根据公式v=ωr可知,A、B两齿轮半径比r1:r2=3:2,齿轮A、B的角速度之比的ωA:ωB=2:3,B不符合题意;
C、根据公式可知,齿轮A、B的转动周期之比TA:TB=3:2,C不符合题意;
D、由可知,齿轮A、B边缘上的质点的向心加速度大小之比aA:aB=2:3,D符合题意;
故答案为:AD。
12、中国是陀螺的故乡,在我国典籍帝京景物略(明崇祯八年)中提到:“陀螺者,木利如小空钟,中实而无一柄,绕以鞭之,是而无竹尺,转转无复往往,转之疾,正如卓立地上,顶光旋转”。现实中,如图所示,若有一圆锥形陀螺,其过轴线的截面为等腰直角三角形,其转动“无复”,且角速度为运动中陀螺转动轴总保持“卓立”(竖直),上表面半径为r.欲让旋转的陀螺从光滑桌面上水平飞出,且飞出过程中恰好不与桌子相碰。设陀螺底端顶点离开桌面的瞬间,其水平速度为,陀螺上各点相对桌面的最大线速度为v.则下列说法正确的是()
A、B、C、D、正确答案A,D
解析圆锥形陀螺离开桌面后做平抛运动,设其边缘恰好运动到桌子的边缘的时间为t,则水平方向:r=v0t,竖直方向:,解得:.A符合题意,B不符合题意;陀螺上的点当转动的线速度与陀螺的水平分速度的方向相同时,对应的速度最大,所以最大速度,C不符合题意,D符合题意.
故答案为:AD.
三、解答题(共42分)13、(14分)已知摆钟的机械结构相同,摆钟摆锤的运动可近似看成简谐运动,如果摆长为L1的摆钟在一段时间里快了nmin,另一摆长为L2的摆钟在同样的一段时间里慢了nmin,则准确钟的摆长L为多少?
正确答案见解析
解析解:设标准钟摆长为L,周期为T,则有:
在相同时间内摆长为的摆钟比标准钟快n,摆长为的摆钟比标准钟慢n,设该相同时间为t;相同时间内摆钟的走时之比等于频率之比,故有:T:T1:::
联立解得:.
14、(14分)如图所示,半径为0.1m的轻滑轮,通过绕在其上面的细线与重物相连,若重物由静止开始以2m/s2的加速度匀加速下落,则当它下落高度为1m时的瞬时速度是多大?此刻的滑轮转动的角速度是多大?
正确答案见解析
解析解:可以依据运动学公式求出重物下落高度为1m时的瞬时速度,此速度即为滑轮轮缘上的点的圆周运动的线速度,结合线速度与角速度关系式即可解得滑轮转动的角速度.
重物做初速度为零的匀加速直线运动,依运动学公式v=2as可以求得重物由静止开始下滑1m时的瞬时速度为vt==m/s=2m/s
与重物相连的细线此刻的速度也等于vt=2m/s.细线绕在轻滑轮边缘,使滑轮转动,由公式v=rω得,此刻滑轮转动的角速度为ω==rad/s=20rad/s
故当重物下落高度为1m时的瞬时速度是2m/s,此刻的滑轮转动的角速度是20rad/s.
15、(14分)一探照灯照射在云层底面上,这底面是与地面平行的平面,如图所示,云层底面高h,探照灯以匀角速度ω在竖直平面内转动,当光束转过与竖直线夹角为θ时,此刻云层底面上光点的移动速度是多大?
正确答案见解析
解析解:分解照在云层上光点的运动为垂直光线和沿光线的运动.如下图所示,则:所求,,所以.
特别声明:本