第六章　作业10　圆周运动的传动问题和周期性问题-2025版高一物理必修二

作业10圆周运动的传动问题和周期性问题1~7题每题8分，共56分1.(2023·揭阳市高一期末)如图所示，当用扳手拧螺母时，扳手上的P、Q两点的角速度分别为ωP和ωQ，线速度大小分别为vP和vQ，则()A.ωP<ωQ，vP<vQ B.ωP<ωQ，vP=vQC.ωP=ωQ，vP<vQ D.ωP=ωQ，vP>vQ2.如图所示的齿轮传动装置中，主动轮的齿数z1=24，从动轮的齿数z2=8，当主动轮以角速度ω顺时针转动时，从动轮的转动情况是()A.顺时针转动，周期为2πB.逆时针转动，周期为2πC.顺时针转动，周期为6πD.逆时针转动，周期为6π3.(2024·无锡市高一期末)如图所示，牛力齿轮翻车通过齿轮传动，将湖水翻入农田。已知A、B齿轮啮合且齿轮之间不打滑，B、C齿轮同轴，若A、B、C三齿轮半径的大小关系为rA>rB>rC，则()A.A齿轮的角速度比C齿轮的角速度大B.A、B齿轮的角速度大小相等C.B、C齿轮边缘的线速度大小相等D.A齿轮边缘的线速度比C齿轮边缘的线速度大4.如图为某一皮带传动装置，主动轮M的半径为r1，从动轮N的半径为r2，已知主动轮做顺时针转动，转速为n1，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.从动轮的角速度为2πC.从动轮边缘线速度大小为r22D.从动轮的转速为r2r5.如图所示，甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动，相互之间不打滑，其半径分别为r1、r2、r3。若甲轮的角速度为ω1，则丙轮的角速度为()A.r3ω1C.r1ω16.如图所示是自行车传动结构的示意图，其中Ⅰ是半径为r1的牙盘(大齿轮)，Ⅱ是半径为r2的飞轮(小齿轮)，Ⅲ是半径为r3的后轮，若自行车前进的速度为v，则牙盘的周期为()A.πr1rC.πr1r3r7.(多选)(2023·玉林市高一期中)如图所示，修正带是通过两个齿轮的相互咬合进行工作的，其原理可简化为图中所示的模型。B、A是转动的大小齿轮边缘的两点，C是大轮上的一点。若大轮半径是小轮半径的两倍，小轮中心到A点的距离和大轮中心到C点的距离相等，则A、B、C三点()A.线速度大小之比是2∶2∶1B.角速度之比是1∶1∶1C.转速之比是2∶1∶1D.转动周期之比是2∶1∶18、9题每题9分，10题15分，共33分8.(2023·南通市高一期中)无级变速是在变速范围内任意连续变换速度的变速系统。无级变速模型如图所示，主动轮M、从动轮N中间有一滚轮，M的转速一定，各轮间不打滑，通过滚轮位置改变实现无级变速。A、B为滚轮轴上的两点，则()A.滚轮在A处，N的角速度大于M的角速度B.滚轮边缘与M、N接触点的线速度大小不相等C.滚轮在B处，N转动周期小于M转动周期D.滚轮从A到B，N的转速先变小后变大9.(2023·泸州市高一期末)我国物理学家葛正权曾参与研究共同设计了一个装置，半径为R的圆筒B可绕O轴以角速度ω顺时针匀速转动。银原子以一定速率从d点沿虚线经狭缝c射入圆筒内壁。某次实验有一个银原子从d点发出，经过c点时aOcd恰好在一条直线上，圆筒内壁上有一个点b，Oa与Ob的夹角θ=π3，如图所示。该银原子入射后恰好打到圆筒内壁的bA.9ωRπ C.4ωRπ 10.(15分)如图所示，半径为R的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动，在其正上方高h处沿OB方向水平抛出一小球，不计空气阻力，重力加速度为g，要使球与盘只碰一次，且落点为B，B为圆盘边缘上的点，求小球的初速度v的大小及圆盘转动的角速度ω。(11分)11.(2024·浙江省高一期中)如图所示，夜晚电风扇在闪光灯下运转，闪光灯每秒闪60次，风扇转轴O上装有3个扇叶，它们互成120°角。当风扇转动时，观察者感觉扇叶不动，则风扇转速最小是()A.800r/min B.1000r/minC.1100r/min D.1200r/min

答案精析1.C[由于P、Q两点属于同轴转动，所以P、Q两点的角速度是相等的，即ωP=ωQ，同时由题图可知Q点到螺母的距离比P点到螺母的距离大，根据v=ωr可知Q点的线速度大，即vP<vQ，故选C。]2.B[主动轮顺时针转动，从动轮逆时针转动，两轮边缘的线速度大小相等，由齿数关系知，主动轮转一周时，从动轮转三周，则ω2=3ω，由ω=2πT知，T从=2π3ω，选项B正确，A、C3.D[根据题意可知，A、B齿轮啮合且齿轮之间不打滑，则A、B齿轮边缘的线速度大小相等，由v=ωr可知，由于rA>rB，则有ωA<ωB，由于B、C齿轮同轴，B、C齿轮的角速度大小相等，则有ωA<ωB=ωC，故A、B错误；由于B、C齿轮同轴，B、C齿轮的角速度大小相等，由v=ωr可知，由于rB>rC，则有vB>vC，可得vA=vB>vC，故C错误，D正确。]4.B[主动轮做顺时针转动，从动轮靠皮带的摩擦力转动，分析可知从动轮做逆时针转动，故A错误；由于通过皮带传动，皮带与轮边缘的线速度大小相等，根据v=n·2πr，得n2r2=n1r1，所以n2=r1n1r2，则从动轮的角速度ω2=2πn2=2πr1n1r2，故B正确，D错误；从动轮边缘线速度大小为v2=n2·2π5.C[由甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动，相互之间不打滑，知三者边缘线速度大小相等，其半径分别r1、r2、r3，则ω1r1=ω2r2=ω3r3，解得ω3=r1ω1r6.B[由题意结合题图可知，飞轮和后轮具有相同的角速度，后轮的线速度大小为v，可得飞轮的角速度为ω2=ω3=vr3，牙盘和飞轮靠链条传动，则牙盘和飞轮边缘的线速度大小相等，则牙盘的角速度ω1=v1r1=v2r1=r2ω2r7.AC[B、A是转动的大小齿轮边缘的两点，可知vA=vB，根据v=ωr，rA=12rB，可得ωA=2ωB，由于B、C两点都在大轮上，可知ωB=ωC，根据v=ωr，rB=2rC可得vB=2vC，则A、B、C三点线速度大小之比为vA∶vB∶vC=2∶2∶1，A、B、C三点角速度之比为ωA∶ωB∶ωC=2∶1∶1，A正确，B错误；根据ω=2πn，可知A、B、C三点转速之比为nA∶nB∶nC=ωA∶ωB∶ωC=2∶1∶1，C正确；根据T=2πω可知，A、B、C三点转动周期之比为TA∶TB∶TC=1∶2∶2，D8.A[由题意可知，ω=2πn和v=ωr，滚轮在A处时，因滚轮边缘与从动轮N和主动轮M接触点的线速度大小相等，主动轮M的半径大于从动轮N的半径，因此N的角速度大于M的角速度，A正确，B错误；滚轮在B处，因滚轮边缘与从动轮N和主动轮M接触点的线速度大小相等，N转动半径大于M转动半径，由v=ωr可知，N转动角速度小于M转动角速度，由T=2πω可知，N转动周期大于M转动周期，C错误；由ω=2πn和v=ωr可得n=v2πr，因滚轮边缘与从动轮N和主动轮M接触点的线速度大小一直相等，滚轮从A到B，N的转动半径一直变大，则N9.B[银原子从c点射入圆筒到打到圆筒内壁所需要的时间为t=2Rv，根据匀速圆周运动的规律可知b点在该段时间内转过的角度满足的关系为2kπ+π3=ωt(k=0，1，2，…)，联立解得这个银原子的速率为v=2ωR2kπ+π3(k=0，1，2，…)，把k=0，1，2，…代入解得v=10.Rg2ℎ2nπg2解析设小球在空中运动时间为t，此时间内圆盘转过θ角，则R=vt，h=12gt故初速度大小v=Rgθ=n·2π(n=1，2，3…)又因为θ=ωt则圆盘转动的角速度ω=n·2πt=2nπg2ℎ(n=1，11.D[因为电扇叶片有三个，相互夹角为120°，现在观察者感觉扇叶不动，说明在闪光时间里，扇叶转过三分之一