專題5圓周運動的傳動問題和周期性問題-高一物理講義（人教2019）（原卷版）

第六章圓周運動專題5圓周運動的傳動問題和周期性問題目標導航目標導航課程標準核心素養(yǎng)1.進一步熟練掌握描述圓周運動的各物理量之間的關(guān)系.2.掌握同軸轉(zhuǎn)動、皮帶傳動和齒輪傳動的特點，會分析比較各物理量.3.會分析圓周運動中多解的原因，掌握解決圓周運動中的多解問題的方法．1、物理觀念：同軸轉(zhuǎn)動，皮帶傳動，圓周運動的周期性。2、科學思維：圓周運動的各種傳動特點3、科學探究：探究圓周運動多解問題的解決方法。。4、科學態(tài)度與責任：運動圓周運動知識解決生活生產(chǎn)中的實際問題。知識精講知識精講知識點01圓周運動的傳動問題同軸轉(zhuǎn)動皮帶傳動齒輪傳動裝置A、B兩點在同軸的一個圓盤上兩個輪子用皮帶連接(皮帶不打滑)，A、B兩點分別是兩個輪子邊緣上的點兩個齒輪嚙合，A、B兩點分別是兩個齒輪邊緣上的點特點A、B兩點的角速度、周期相同A、B兩點的線速度大小相等A、B兩點的線速度大小相等規(guī)律A、B兩點的線速度大小與半徑成正比：eq\f(vA,vB)＝eq\f(r,R)A、B兩點的角速度與半徑成反比：eq\f(ωA,ωB)＝eq\f(r,R)A、B兩點的角速度與半徑成反比：eq\f(ωA,ωB)＝eq\f(R,r)【即學即練1】如圖所示為某種自行車的鏈輪、鏈條、飛輪、踏板、后輪示意圖，在騎行過程中，踏板和鏈輪同軸轉(zhuǎn)動、飛輪和后輪同軸轉(zhuǎn)動，已知鏈輪與飛輪的半徑之比為3∶1，后輪直徑為600mm，當踩踏板做勻速圓周運動的角速度為5rad/s時，后輪邊緣處A點的線速度大小為()A．9.00m/s B．4.50m/sC．0.50m/s D．1.00m/s知識點02圓周運動的周期性和多解問題1．問題特點(1)研究對象：勻速圓周運動的多解問題含有兩個做不同運動的物體．(2)運動特點：一個物體做勻速圓周運動，另一個物體做其他形式的運動(如平拋運動、勻速直線運動等)．(3)運動的關(guān)系：根據(jù)兩物體運動的時間相等建立等式，求解待求物理量．2．分析技巧(1)抓住聯(lián)系點：明確題中兩個物體的運動性質(zhì)，抓住兩運動的聯(lián)系點——時間相等．(2)先特殊后一般：先考慮第一個周期的情況，再根據(jù)運動的周期性，考慮多個周期時的規(guī)律．(3)分析時注意兩個運動是獨立的，互不影響．【即學即練2】(多選)如圖所示，夜晚電風扇在閃光燈下運轉(zhuǎn)，閃光燈每秒閃45次，風扇轉(zhuǎn)軸O上裝有3個扇葉，它們互成120°角．當風扇轉(zhuǎn)動時，觀察者感覺扇葉不動，則風扇轉(zhuǎn)速可能是()A．600r/min B．900r/minC．1200r/min D．1800r/min能力拓展能力拓展考法01圓周運動的傳動問題【典例1】如圖所示，B和C是一組塔輪，即B和C半徑不同，但固定在同一轉(zhuǎn)軸上，其半徑之比為RB∶RC＝3∶2，A輪的半徑大小與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，由于摩擦力作用，B輪也隨之無滑動地轉(zhuǎn)動起來．a(chǎn)、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∶2∶2B．角速度之比為3∶3∶2C．轉(zhuǎn)速之比為2∶3∶2D．向心加速度大小之比為9∶6∶4考法02圓周運動的周期性和多解問題【典例2】如圖所示為一個半徑為5m的圓盤，正繞其圓心做勻速轉(zhuǎn)動，當圓盤邊緣上的一點A處在如圖所示位置的時候，在其圓心正上方20m的高度有一個小球正在向邊緣的A點以一定的速度水平拋出，取g＝10m/s2，不計空氣阻力，要使得小球正好落在A點，則()A．小球平拋的初速度一定是2.5m/sB．小球平拋的初速度可能是2.5m/sC．圓盤轉(zhuǎn)動的角速度一定是πrad/sD．圓盤轉(zhuǎn)動的加速度可能是π2m/s2分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．如圖是一種新概念自行車，它沒有鏈條，共有三個轉(zhuǎn)輪，A、B、C轉(zhuǎn)輪半徑依次減小。輪C與輪A嚙合在一起，騎行者踩踏板使輪C動，輪C驅(qū)動輪A轉(zhuǎn)動，從而使得整個自行車沿路面前行。對于這種自行車，下面說法正確的是（）A．轉(zhuǎn)輪A、B、C線速度vA、vB、vC之間的關(guān)系是vA>vB>vCB．轉(zhuǎn)輪A、B、C線速度vA、vB、vC之間的關(guān)系是vA=vB>vCC．轉(zhuǎn)輪A、B、C角速度A、B、C之間的關(guān)系是A<B<CD．轉(zhuǎn)輪A、B、C角速度A、B、C之間的關(guān)系是A=B>C2．如圖是農(nóng)村建房時常用的小型水泥攪拌機的側(cè)視圖。其料斗內(nèi)有三根不同長短的鐵支架與轉(zhuǎn)軸相連接，通電讓其旋轉(zhuǎn)時工人將石子、水泥、細砂和水等物質(zhì)緩慢的放入其中，在料斗的下方有一電動機通過皮帶軋帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使三根鐵支架輔之轉(zhuǎn)動，攪動料斗內(nèi)的物質(zhì)使之混合均勻成為混凝土。下列有關(guān)說法中正確的是（）A．三根支架最外端各點的線速度不同，但角速度相同B．料斗內(nèi)的物質(zhì)隨支架一起做圓周運動C．轉(zhuǎn)軸對長支架的作用力小于對短支架的作用力D．轉(zhuǎn)軸和電動機通過皮帶相連接，它們的角速度相同3．如圖，短道速滑比賽中，把運動員在彎道滑行的過程看作軌道為半圓的勻速圓周運動，若觀察到甲、乙兩名運動員同時進入彎道，甲先出彎道，則下列關(guān)系式一定成立的是（）A．向心加速度 B．線速度C．角速度 D．周期4．如圖，A輪通過摩擦帶動B輪勻速轉(zhuǎn)動，兩輪間不發(fā)生相對滑動，A、B兩輪轉(zhuǎn)動周期分別為，邊緣的線速度大小分別為，則（）A． B．C． D．5．如圖所示，兩個皮帶輪的轉(zhuǎn)軸分別是O1和O2，設(shè)轉(zhuǎn)動時皮帶不打滑，則皮帶輪上邊緣A、B和輪O1上點C三點的線速度、角速度、周期、加速度大小關(guān)系正確的是（）A．， B．，C．， D．，6．如圖所示，一部機器由電動機帶動，機器上的皮帶輪半徑是電動機皮帶輪半徑的3倍，皮帶與兩輪之間不發(fā)生滑動。那么，電動機皮帶輪與機器皮帶輪邊緣的角速度之比、向心加速度之比分別為（）A． B． C． D．題組B能力提升練7．如圖所示，M、N是兩個共軸圓筒的橫截面，外筒半徑為R2，內(nèi)筒半徑R1，筒的兩端是封閉的，兩筒之間抽成真空。兩筒以相同的角速度繞其中心軸線（圖中垂直于紙面）做勻速轉(zhuǎn)動。設(shè)從M筒內(nèi)部可以通過窄孔S不斷地向外射出兩種不同速率v1和v2的微粒，從S處射出時的初速度的方向都是沿筒的半徑方向，微粒到達N筒后就附著在N筒上，如果R1、R2、和都不變，則取下列選項中哪個值時可使所有微粒都打在N筒上同一點（）A． B．C． D．8．一位同學做飛鏢游戲，已知圓盤的直徑為d，飛鏢距圓盤的水平距離為L。將飛鏢對準A點以初速度水平拋出，在飛鏢拋出的同時，圓盤以角速度繞垂直圓盤過盤心O的水平軸勻速轉(zhuǎn)動.要使飛鏢恰好擊中A點，則飛鏢的初速度和圓盤的角速度應(yīng)滿足（）A．，（1，2，3，……）B．，（0，1，2，……）C．，（1，2，3，……）D．只要，就一定能擊中圓盤上的A點9．（多選）如圖所示，趣味飛鏢游戲的鏢盤以角速度繞過O點的固定水平軸勻速轉(zhuǎn)動，某人將一只飛鏢正對盤邊緣P點（O點正上方）以水平速度v0擲出，恰好擊中鏢盤上O點正下方的Q點（Q點不在盤邊緣）。不計空氣阻力，飛鏢每次從同一位置正對P點水平擲出，下列說法正確的是（）A．若僅增大，飛鏢可能擊中P點 B．若僅減小，飛鏢可能擊中Q點C．若減小、增加，飛鏢可能擊中Q點 D．若增加、減小，飛鏢可能擊中P點10．（多選）如圖所示，質(zhì)點P以O(shè)為圓心做勻速圓周運動，角速度為ω，圓周上水平虛線BD與AC垂直，若質(zhì)點從C點開始運動的同時在D點正上方有一小球自由下落，不計空氣阻力，要使小球與質(zhì)點P相遇，重力加速度為g，則小球下落時離D點的高度可能為（）A． B． C． D．題組C培優(yōu)拔尖練11．如圖所示，小球Q在豎直平面內(nèi)逆時針做勻速圓周運動，當Q球轉(zhuǎn)到與O在同一水平線上時，有另一小球P從距圓周最高點為h處開始自由下落，要使兩球在圓周最高點相碰，重力加速度為g。求：（1）Q球轉(zhuǎn)動的角速度ω；（2）Q球做勻速圓周運動的周期及其最大值。12．如圖所示，M是水平放置的半徑足夠大的圓盤，繞過其圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動，規(guī)定經(jīng)過圓心O水平向右為x軸的正方向。在