
【基礎題組】
一、單選題
如下圖所示的齒輪傳動裝置中,主動輪和從動輪的齒大小相同,主動輪的齒數(shù)z1=24,從動輪的齒數(shù)z2=8,當主動輪以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時,從動輪的轉(zhuǎn)動情況是( )
A. 順時針轉(zhuǎn)動,周期為2π/3ω
B. 逆時針轉(zhuǎn)動,周期為2π/3ω
C. 順時針轉(zhuǎn)動,周期為6π/ω
D. 逆時針轉(zhuǎn)動,周期為6π/ω
【答案】A
【解析】
齒輪不打滑,說明邊緣點線速度相等,主動輪逆時針轉(zhuǎn)動,故從動輪順時針轉(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:
ω1ω2=rR=13
解得從動輪的角速度為:ω2=3ω1=3ω
根據(jù)得:
從動輪的周期為:
,故BCD錯誤,A正確。
故選A。
關于做勻速圓周運動的物體,下列說法正確的是( )
A. 因為在相等的時間內(nèi)通過的圓弧長度相等,所以線速度恒定
B. 如果物體在0.1 s內(nèi)轉(zhuǎn)過30°角,則角速度為300 rad/s
C. 若半徑r一定,則線速度與角速度成反比
D. 勻速圓周運動是變加速曲線運動
【答案】D
【解析】A.因相等時間內(nèi)通過的弧長相等,所以線速度大小不變,但是方向時刻變化,故A錯誤;
B.根據(jù)ω=θt=π60.1rad/s=5π3rad/s,故B錯誤;
C.線速度與角速度的關系為v=ωr,由該式可知,r一定時,v∝ω,故C錯誤;
D.做勻速圓周運動的物體加速度大小恒定方向變化,為變加速曲線運動,故D正確。
故選D。
如下圖所示的齒輪傳動裝置中,主動輪和從動輪的齒大小相同,主動輪的齒數(shù)z1=24,從動輪的齒數(shù)z2=8,當主動輪以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時,從動輪的轉(zhuǎn)動情況是( )
A. 順時針轉(zhuǎn)動,周期為2π3ω
B. 逆時針轉(zhuǎn)動,周期為2π/3ω
C. 順時針轉(zhuǎn)動,周期為6π/ω
D. 逆時針轉(zhuǎn)動,周期為6π/ω
【答案】A
【解析】
齒輪不打滑,說明邊緣點線速度相等,主動輪逆時針轉(zhuǎn)動,故從動輪順時針轉(zhuǎn)動;
主動輪的齒數(shù)z1=24,從動輪的齒數(shù)z2=8,故主動輪與從動輪的半徑之比為R:r=24:8=3:1;
根據(jù)v=rω,有:ω1ω2=rR=13
解得從動輪的角速度為:ω2=3ω1=3ω
根據(jù)得:從動輪的周期為:,故BCD錯誤,A正確。
如下圖所示的齒輪傳動裝置中,主動輪和從動輪的齒大小相同,主動輪的齒數(shù)z1=24,從動輪的齒數(shù)z2=8,當主動輪以角速度ω逆時針轉(zhuǎn)動時,從動輪的轉(zhuǎn)動情況是( )
A. 順時針轉(zhuǎn)動,周期為2π/3ω
B. 逆時針轉(zhuǎn)動,周期為2π/3ω
C. 順時針轉(zhuǎn)動,周期為6π/ω
D. 逆時針轉(zhuǎn)動,周期為6π/ω
【答案】A
【解析】
齒輪不打滑,說明邊緣點線速度相等,主動輪逆時針轉(zhuǎn)動,故從動輪順時針轉(zhuǎn)動;
主動輪的齒數(shù)z1=24,從動輪的齒數(shù)z2=8,故主動輪與從動輪的半徑之比為R:r=24:8=3:1;
根據(jù)v=rω,有:ω1ω2=rR=13
解得從動輪的角速度為:ω2=3ω1=3ω
根據(jù)得:從動輪的周期為:,故BCD錯誤,A正確。
故選A。
如圖所示,小球自空中自由下落從轉(zhuǎn)動的圓形紙筒穿過,開始下落時小球離紙筒頂點的高度?=0.8m,紙筒繞水平軸勻速轉(zhuǎn)動的角速度為ω=5πrad/s,g取10m/s2.若小球穿筒壁時能量損失不計,撞破紙的時間也可不計,且小球穿過后紙筒上只留下一個孔,則紙筒的半徑R為( )
A. 0.2m
B. 0.4m
C. 2.1m
D. 1.0m
【答案】C
【解析】
撞破紙筒僅留下一個孔,即小球仍從此孔穿出,則有
?=12gt12
?+2R=12gt22
△t=t2?t1
設圓通運轉(zhuǎn)周期為T,則:
T=2πω=0.4s
由題意知,必有
△t=(n+12)T (n=0、1、2、)
故當n=0時,R=0.5m
當n=1時,R=2.1m。
故選C。
在深圳市科學館中,看到的科技魔輪如圖所示。齒輪勻速轉(zhuǎn)動時,觀測者感覺齒輪懸浮在空中,增強了魔術效果。P點到轉(zhuǎn)軸的距離小于Q點到轉(zhuǎn)軸的距離。關于科技魔輪,下列說法正確的是
A. 齒輪“懸浮”,說明齒輪不受重力
B. 齒輪勻速轉(zhuǎn)動過程中,P點的周期大于Q點的周期
C. 齒輪勻速轉(zhuǎn)動過程中,P點的角速度大于Q點的角速度
D. 齒輪勻速轉(zhuǎn)動過程中,P點的線速度小于Q點的線速度
【答案】D
【解析】
A.齒輪“懸浮”是視覺效果,齒輪做勻速圓周運動,仍然受到重力作用,故A錯誤;
BCD.P點Q點在同一齒輪上,故兩點的角速度相同,周期相同,由于P點到轉(zhuǎn)軸的距離小于Q點到轉(zhuǎn)軸的距離,根據(jù)v=ωr可知,P點的線速度小于Q點的線速度,故BC錯誤,D正確。
故選D。
如下圖是自行車傳動結構的示意圖,其中Ⅰ是半徑為r1的大齒輪,Ⅱ是半徑為r2的小齒輪,Ⅲ是半徑為r3的后輪.假設腳踏板的轉(zhuǎn)速為n(r/s),則自行車前進的速度為( )
A. πnr2r3r1B. πnr1r3r2C. 2πnr2r3r1D. 2πnr1r3r2
【答案】D
【解析】轉(zhuǎn)速為單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù),則角速度為:ω=2πn,因為要測量自行車的速度,即車輪邊緣上的線速度的大小,根據(jù)題意得:小齒輪和大齒輪邊緣上的線速度大小相等,根據(jù)v=rω可得,r1ω1=r2ω2,已知ω1=2πn,則小齒輪的角速度為:ω2=r1r2ω1=2πnr1r2,又小齒輪和后輪為同軸轉(zhuǎn)動,則ω2=ω3,根據(jù)v=rω得,v=r3ω3=2πnr1r3r2,故D正確,ABC錯誤。
故選D。
如圖所示是磁盤的磁道,磁道是一些不同半徑的同心圓。為了數(shù)據(jù)檢索的方便,磁盤格式化時要求所有磁道儲存的字節(jié)與最里邊的磁道的字節(jié)相同,最里邊的磁道上每字節(jié)所占用磁道的弧長為L。已知磁盤的最外邊的磁道半徑為R,最里邊的磁道的半徑為r,相鄰磁道之間的寬度為d,最外邊的磁道不儲存字節(jié);電動機使磁盤以每秒n圈的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動,磁頭在讀寫數(shù)據(jù)時保持不動,磁盤每轉(zhuǎn)一圈,磁頭沿半徑方向跳動一個磁道,不計磁頭轉(zhuǎn)移磁道的時間。下列說法正確的是
( )
A. 相鄰磁道的線速度的差值為
B. 最里邊的磁道的一個字節(jié)通過磁頭的時間為Ln
C. 讀完磁道上所有字節(jié)所需的時間為R?r?1nd
D. 若r可變,其他條件不變,當r=R2時,磁盤儲存的字節(jié)最多
【答案】D
【解析】A.相鄰磁道屬于同軸傳動,故角速度ω相同,相鄰磁道的半徑差為d,根據(jù)線速度與角速度的關系v=ωr 可知相鄰磁道的線速度的差值為2πnd,A錯誤;
B.磁盤轉(zhuǎn)動一圈所用時間為,磁盤轉(zhuǎn)一圈磁頭所讀字節(jié)的總長為2πr,所以磁頭讀單位長度的字節(jié)所用時間為,又一個字節(jié)所占弧長為L,所以最里邊的磁道的一個字節(jié)通過磁頭的時間為,B錯誤;
C.因為磁盤的最外邊的磁道半徑為R,最里邊的磁道的半徑為r,相鄰磁道之間的寬度為d,所以磁盤中共有磁道條數(shù)為R?rd,磁頭讀完一條磁道所有字節(jié)所用時間為,則讀完磁道上所有字節(jié)所需時間為,C錯誤;
D.根據(jù)題意知每一磁道上的字節(jié)數(shù)都與最里邊的磁道的字節(jié)數(shù)相等,等于2πrL,因為磁盤中共有磁道條數(shù)為R?rd,所以磁盤中的字節(jié)數(shù)為N=2πr?(R?r)Ld=?2πr?R22+πR22Ld,由數(shù)學知識知,當r=R2時,磁盤儲存的字節(jié)最多,D正確。
“樂高”是老少皆宜的智力玩具,甲圖為“樂高”玩具中的一種傳動機構,乙圖是其簡化模型。已知兩個大輪半徑相等且大輪半徑和小輪半徑之比為3:1,左右兩輪靠皮帶傳動且不打滑。A、B分別是兩個大輪邊緣上的點,下列說法正確的是
A. 因為左右兩輪是靠皮帶傳動的,所以A、B兩點的線速度大小相等
B. A、B兩點周期之比是3:1
C. A、B兩點向心加速度大小相等
D. A、B兩點的角速度大小之比是3:1
【答案】D
【解析】
設小圓邊緣一點為C點。BC是皮帶傳動模型,有vB=vC;AC是同軸轉(zhuǎn)動模型,有ωA=ωC,根據(jù)線速度和角速度關系式有:v=rω,vAvc=rAωArCωC=rArC=31,故A錯誤;
B.T=2πR v,B、C兩線速度相等,周期和半徑成正比,TB:TC=rB:rC=3:1,又因為有TA=TC,所以TA:TB=1:3,故B錯誤;
C.據(jù)a=(2πT)2r,aAaB=(TBTA)2×rArB=(31)2×11=91,故C錯誤;
D.據(jù)ω=2πT,有ωA:ωB=TB:TA=3:1,故D正確。
【能力提升】
“樂高”是老少皆宜的智力玩具,甲圖為“樂高”玩具中的一種傳動機構,乙圖是其簡化模型.已知兩個大輪半徑相等且大輪半徑和小輪半徑之比為3∶1,左右兩輪靠皮帶傳動且不打滑.A、B分別是兩個大輪邊緣上的點,下列說法正確的是( )
甲 乙
A. 因為左右兩輪是靠皮帶傳動的,所以A、B兩點的線速度大小相等
B. A、B兩點周期之比是3∶1
C. A、B兩點向心加速度大小相等
D. A、B兩點的角速度大小之比是3∶1
【答案】D
【解析】
A.設小圓邊緣一點為C點。BC是皮帶傳動模型,有vB=vC;AC是同軸轉(zhuǎn)動模型,有ωA=ωC,根據(jù)線速度和角速度關系式有:v=rω,vAvc=rAωArCωC=rArC=31,故A錯誤;
B.T=2πR v,B、C兩線速度相等,周期和半徑成正比,TB:TC=rB:rC=3:1,又因為有TA=TC,所以TA:TB=1:3,故B錯誤;
C.據(jù)a=(2πT)2r,aAaB=(TBTA)2×rArB=(31)2×11=91,故C錯誤;
D.據(jù)ω=2πT,有ωA:ωB=TB:TA=3:1,故D正確。
故選D。
“樂高”是老少皆宜的智力玩具,甲圖為“樂高”玩具中的一種傳動機構,乙圖是其簡化模型.已知兩個大輪半徑相等且大輪半徑和小輪半徑之比為3∶1,左右兩輪靠皮帶傳動且不打滑.A、B分別是兩個大輪邊緣上的點,下列說法正確的是( )
甲 乙
A. 因為左右兩輪是靠皮帶傳動的,所以A、B兩點的線速度大小相等
B. A、B兩點周期之比是3∶1
C. A、B兩點向心加速度大小相等
D. A、B兩點的角速度大小之比是3∶1
【答案】D
【解析】
A.設小圓邊緣一點為C點。BC是皮帶傳動模型,有vB=vC;AC是同軸轉(zhuǎn)動模型,有ωA=ωC,根據(jù)線速度和角速度關系式有:v=rω,vAvc=rAωArCωC=rArC=31,故A錯誤;
B.T=2πR v,B、C兩線速度相等,周期和半徑成正比,TB:TC=rB:rC=3:1,又因為有TA=TC,所以TA:TB=1:3,故B錯誤;
C.據(jù)a=(2πT)2r,aAaB=(TBTA)2×rArB=(31)2×11=91,故C錯誤;
D.據(jù)ω=2πT,有ωA:ωB=TB:TA=3:1,故D正確。
故選D。
如圖所示,A,B是兩個摩擦傳動輪(不打滑),兩輪半徑大小關系為RA=3RB,則兩輪邊緣上的點( )
A. 角速度之比ωA:ωB=3:1
B. 周期之比TA:TB=1:3
C. 轉(zhuǎn)速之比nA:nB=1:3
D. 向心加速度之比aA:aB=3:1
【答案】C
【解析】兩輪邊緣的線速度相等,即vA=vB ①
線速度、角速度、半徑關系為:v=ωr=2πTr=2πnr ②
向心加速度為:a= v2r ③
半徑關系為:RA=3RB ④
聯(lián)立①②③④可解得:ωA:ωB=1:3,TA:TB=3:1,nA:nB=1:3,aA:aB=1:3,故ABD錯誤,C正確。
故選C。
(多選)如圖,B和C是一組塔輪,即B和C半徑不同,但固定在同一轉(zhuǎn)動軸上,其半徑之比為RB∶RC=3∶2,A輪的半徑與C輪相同,它與B輪緊靠在一起,當A輪繞過其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動時,由于摩擦作用,B輪也隨之無滑動地轉(zhuǎn)動起來,a、b、c分別為三輪邊緣的三個點,則a、b、c三點在運動過程中的( )
A. 線速度大小之比為3∶3∶2B. 角速度大小之比為3∶3∶2
C. 轉(zhuǎn)速之比為2∶3∶2D. 周期之比為2∶3∶3
【答案】AD
【解析】解:①輪A、輪B靠摩擦傳動,邊緣點線速度大小相等,故:va:vb=1:1
根據(jù)公式v=rω,有:ωa:ωb=3:2
根據(jù)ω=2πn,有:na:nb=3:2
根據(jù)T=2πω,有:Ta:Tb=2:3
②輪B、輪C是共軸傳動,角速度相等,故:ωb:ωc=1:1
根據(jù)公式v=rω,有:vb:vc=3:2
根據(jù)ω=2πn,有:nb:nc=1:1
根據(jù)T=2πω,有:Tb:Tc=1:1
綜合得到:
va:vb:vc=3:3:2
ωa:ωb:ωc=3:2:2
na:nb:nc=3:2:2
Ta:Tb:Tc=2:3:3,故AD正確,BC錯誤。
(多選)如圖所示為某一皮帶傳動裝置,主動輪的半徑為r1,從動輪的半徑為r2.已知主動輪做順時針轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為n1,從動輪轉(zhuǎn)速為n2,轉(zhuǎn)動過程中皮帶不打滑,下列說法正確的是( )
A. 從動輪做順時針轉(zhuǎn)動
B. 從動輪做逆時針轉(zhuǎn)動
C. 主動輪與從動輪的轉(zhuǎn)速之比為r1:r2
D. 主動輪與從動輪的轉(zhuǎn)速之比為r2:r1
【答案】BD
【解析】
AB.因為主動輪做順時針轉(zhuǎn)動,從動輪通過皮帶的摩擦力帶動轉(zhuǎn)動,所以從動輪逆時針轉(zhuǎn)動,A錯誤,B正確;
CD.由于通過皮帶傳動,皮帶與輪邊緣接觸處的線速度相等,根據(jù)v=2πnr得:n2r2=n2r1,所以n1n2=r2r1,故C錯誤,D正確。
(多選)如圖所示,一位同學玩飛鏢游戲。圓盤最上端有一P點,飛鏢拋出時與P等高,且距離P點為L。當飛鏢以初速度v0垂直盤面瞄準P點拋出的同時,圓盤以經(jīng)過盤心O點的水平軸在豎直平面內(nèi)速轉(zhuǎn)動。忽略空氣阻力,重力加速度為g,若飛鏢恰好擊中P點,則( )
A. 圓盤的半徑可能為gL22v02
B. 飛鏢擊中P點所需的時間為Lv0
C. 圓盤轉(zhuǎn)動角速度的最小值為πv0L
D. P點隨圓盤轉(zhuǎn)動的線速度不可能為3πgLv0
【答案】BCD
【解析】
AB.飛鏢水平拋出做平拋運動,在水平方向做勻速直線運動,設運動時間為t,則有t=Lv0
飛鏢擊中P點時,P恰好在最下方,則有2r=12gt2
聯(lián)立可得r=gL24v02,故A錯誤,B正確;
C.飛鏢擊中P點,則P點轉(zhuǎn)過的角度滿足θ=ωt=π+2kπ (k=0,1,2,3……)
解得ω=θt=(2k+1)πv0L
當k=0時圓盤轉(zhuǎn)動角速度有最小值為πv0L ,故C正確;
D.P點隨圓盤轉(zhuǎn)動的線速度為v=ωr=(2k+1)πv0L?gL24v02=(2k+1)πgL4v0
假設P點隨圓盤轉(zhuǎn)動的線速度為3πgLv0,則有3πgLv0=(2k+1)πgL4v0
解得k=5.5,不滿足k=0,1,2,3……假設錯誤,故 D正確。
故選BCD。
(多選)如圖所示為學員駕駛汽車在水平面上繞O點做勻速圓周運動的俯視圖。已知質(zhì)量為60kg的學員在A點位置,質(zhì)量為70kg的教練員在B點位置,A點的轉(zhuǎn)彎半徑為5.0m,B點的轉(zhuǎn)彎半徑為4.0m,則學員和教練員(均可視為質(zhì)點)( )
A. 線速度大小之比為5:4
B. 周期之比為5:4
C. 向心加速度大小之比為4:5
D. 受到的合力大小之比為15:14
【答案】AD
【解析】
A、學員和教練員具有相同的角速度,根據(jù)v=rω可得,學員和教練員的線速度大小之比為vAvB=rAωrBω=54,故A正確;
B、做勻速圓周運動的周期為T=2πω,因為他們的角速度相等,所以周期相等,即周期之比為1:1,故B錯誤;
C、向心加速度a=rω2,所以他們的向心加速度之比為aAaB=rArB=54,故C錯誤;
D、受到的向心力F=mrω2,所以他們受到的向心力大小之比為FAFB=mArAmBrB=60×570×4=1514,故D正確。
故選:AD。
(多選)如圖所示,一位同學玩飛鏢游戲。圓盤最上端有一P點,飛鏢拋出時與P等高,且距離P點為L。當飛鏢以初速度v0垂直盤面瞄準P點拋出的同時,圓盤以經(jīng)過盤心O點的水平軸在豎直平面內(nèi)速轉(zhuǎn)動。忽略空氣阻力,重力加速度為g,若飛鏢恰好擊中P點,則( )
A. 圓盤的半徑可能為gL22v02
B. 飛鏢擊中P點所需的時間為Lv0
C. 圓盤轉(zhuǎn)動角速度的最小值為πv0L
D. P點隨圓盤轉(zhuǎn)動的線速度不可能為3πgLv0
【答案】BCD
【解析】AB.飛鏢水平拋出做平拋運動,在水平方向做勻速直線運動,設運動時間為t,則有t=Lv0
飛鏢擊中P點時,P恰好在最下方,則有2r=12gt2
聯(lián)立可得r=gL24v02,故A錯誤,B正確;
C.飛鏢擊中P點,則P點轉(zhuǎn)過的角度滿足θ=ωt=π+2kπ (k=0,1,2,3……)
解得ω=θt=(2k+1)πv0L
當k=0時圓盤轉(zhuǎn)動角速度有最小值為πv0L ,故C正確;
D.P點隨圓盤轉(zhuǎn)動的線速度為v=ωr=(2k+1)πv0L?gL24v02=(2k+1)πgL4v0
假設P點隨圓盤轉(zhuǎn)動的線速度為3πgLv0,則有3πgLv0=(2k+1)πgL4v0
解得k=5.5,不滿足k=0,1,2,3……假設錯誤,故 D正確。
故選BCD。
(多選)自行車的大齒輪、小齒輪、后輪的半徑不一樣,它們的邊緣有三個點A、B、C,如圖所示.正常騎行自行車時,下列說法正確的是( )
A. A、B兩點的線速度大小相等,角速度大小也相等
B. B、C兩點的角速度大小相等,周期也相等
C. A點的向心加速度小于B點的向心加速度
D. B點的向心加速度大于C點的向心加速度
【答案】BC
【解析】A. A、B兩點的線速度大小相等,角速度大小與半徑成反比,故A錯誤;
B. B、C兩點同軸轉(zhuǎn)動,故角速度大小相等,周期相等,故B正確;
C. A、B兩點的線速度大小相等,向心加速度與半徑成反比,故A點的向心加速度小于B點的向心加速度,故C正確;
D. B、C兩點的角速度大小相等,向心加速度與半徑成正比,故B點的向心加速度小于C點的向心加速度,故D錯誤。
這是一份高中第六章 圓周運動4 生活中的圓周運動課后練習題,共11頁。試卷主要包含了4 生活中的圓周運動等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二冊4 生活中的圓周運動課時訓練,共6頁。試卷主要包含了4 生活中的圓周運動等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中人教版 (2019)1 圓周運動優(yōu)秀課后復習題,文件包含61《圓周運動》分層練習原卷版-人教版高中物理必修二docx、61《圓周運動》分層練習解析版-人教版高中物理必修二docx等2份試卷配套教學資源,其中試卷共37頁, 歡迎下載使用。
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