高考物理100考法最新模拟精选专题01同轴转动和皮带齿轮传动问题圆周运动.docx
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高考物理100考法最新模拟精选专题01同轴转动和皮带齿轮传动问题圆周运动
2019高考物理100考法最新模拟题精选训练
第一部分选择题
第3题(C)圆周运动
考法1 同轴转动和皮带(齿轮)传动问题
1.(2017河南十校阶段性测试)如图甲所示,同轴转动的三个纸质柱状圆筒,其半径之比为r1:
r2:
r3=1:
2:
3,三圆筒绕同一中心轴线按图示方向转动,现标记在一条水平直线上的四个点O、A、B、C如图乙所示,同时从圆心O处指向A、B、C沿直线射出一颗子弹,子弹若做匀速直线运动,不考虑重力作用,击穿三纸筒的位置分别标
记为
、
、
,现
、
、
的弧长之比为1∶3∶9,则三个圆筒转动角速度ω1∶ω2∶ω3为
A.1∶3∶9
B.1∶1∶1
C.1∶3∶27
D.4∶3∶4
【参考答案】D
【名师解析】设子弹从O到A的时间为t,则有击穿三纸筒的时间之比为1∶2∶3.。
又
、
、
的弧长之比为1∶3∶9,由s=ωrt可知圆筒转动角速度ω1∶ω2∶ω3=4∶3∶4,选项D正确。
2..某种变速自行车,有六个飞轮和三个链轮,如图所示。
飞轮和链轮的齿数见下表,后轮的直径d=660mm.某人骑该车行进的速度v=4m/s时,脚踩踏板做匀速圆周运动的角速度最小为( )
A.1.9rad/sB.3.8rad/s
C.6.5rad/sD.7.1rad/s
【参考答案】B
3.(2016·上海)风速仪结构如图(a)所示。
光源发出的光经光纤传输,被探测器接收,当风轮旋转时,通过齿轮带动凸轮圆盘旋转,当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住。
已知风轮叶片转动半径为r,每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈。
若某段时间
内探测器接收到的光强随时间变化关系如图(b)所示,则该时间段内风轮叶片
(A)转速逐渐减小,平均速率为
(B)转速逐渐减小,平均速率为
(C)转速逐渐增大,平均速率为
(D)转速逐渐增大,平均速率为
【参考答案】B
【名师解析】若某段时间
内探测器接收到的光强随时间变化关系如图(b)所示,光被挡住的时间间隔越来越大,说明转速逐渐减小。
△t时间内凸轮圆盘转动4圈,风轮叶片转动4n圈,路程为s=4n×2πr=8nπr。
平均速率为v=s/△t=
,选项B正确。
4.(2008·宁夏)题10-6图示为某一皮带传动装置.主动轮的半径为r1,从动轮的半径为r2.已知主动轮做顺时针转动,转速为n,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.从动轮做逆时针转动
C.从动轮的转速为
n
D.从动轮的转速为
n
【参考答案】.BC
5.(2014·上海)如题10-7图,带有一白点的黑色圆盘,可绕过其中心,垂直于盘面的轴匀速转动,每秒沿顺时针方向旋转30圈。
在暗室中用每秒闪光31次的频闪光源照射圆盘,观察到白点每秒沿()
(A)顺时针旋转31圈
(B)逆时针旋转31圈
(C)顺时针旋转1圈
(D)逆时针旋转1圈
【参考答案】.D
【名师解析】根据题述在暗室中用每秒闪光31次的频闪光源照射每秒沿顺时针方向旋转30圈的圆盘,在每次闪光时,白点落后1/31圆周,也就是说,闪光31次,圆盘刚好沿顺时针方向旋转30圈。
所以观察到白点每秒沿逆时针旋转1圈,选项D正确。
6.(2015·西安联考)如题10-8图所示是一个玩具陀螺,a、b和c是陀螺上三个点,当陀螺绕垂直于地面的轴线以角速度ω稳定旋转时,下列表述正确的是()
A.a、b和c三点的线速度大小相等
B.a、b和c三点的角速度相等
C.a、b的角速度比c的大
D.c的线速度比a、b的大
【参考答案】B
7.(2016·江苏苏北四市高三联考)小明骑自行车沿平直公路匀速行驶,如图所示,图中箭头为自行车前轮边缘上过A、B点的切线方向。
下列说法正确的是( )
A.研究前轮转动时,可将轮子视为质点
B.以地面为参考系,A、B两点的速度沿图示方向
C.A、B两点的向心加速度大小相等
D.前轮受地面的摩擦力向后,后轮受地面的摩擦力向前
【参考答案】.CD
【名师解析】研究前轮转动时,不能将轮子看成质点,否则其转动情况无法分辨,A项错误;以地面为参考系,A点的速度是A绕转轴向下的速度和随车向前的速度的合速度,则A的速度斜向前下方,B项错误;A、B共轴转动,角速度相等,由a=ω2r知,A、B两点的向心加速度大小相等,C项正确;人骑着自行车向前匀速行使时,后轮相当于主动轮,后轮与地面接触点地面的运动趋势方向向后,则地面对后轮的静摩擦力方向向前,前轮相当于从动轮,前轮与地面接触点地面的运动趋势方向向前,则地面对前轮的静摩擦力方向向后,D项正确。
8.(2016·河南开封高三月考)如图所示,轮O1、O3固定在同一轮轴上,轮O1、O2用皮带连接且不打滑,在O1、O2、O3三个轮的边缘各取一点A、B、C,已知三个轮的半径比r1∶r2∶r3=2∶1∶1,当转轴匀速转动时,下列说法中正确的是( )
A.A、B、C三点的线速度之比为2∶2∶1
B.A、B、C三点的角速度之比为1∶2∶1
C.A、B、C三点的加速度之比为2∶4∶1
D.A、B、C三点的周期之比为1∶2∶1
【参考答案】.ABC
【名师解析】A、B两点靠传送带传动,线速度大小相等,A、C共轴转动,角速度相等,根据v=rω,则vA∶vC=r1∶r3=2∶1,所以A、B、C三点的线速度大小之比vA∶vB∶vC=2∶2∶1,故A正确;A、C共轴转动,角速度相等,A、B两点靠传送带传动,线速度大小相等,根据v=rω,ωA∶ωB=r2∶r1=1∶2,所以A、B、C三点的角速度之比ωA∶ωB∶ωC=1∶2∶1,故B正确;根据an=vω,可知,A、B、C三点的加速度之比为2∶4∶1,故C正确;由T=,可知,A、B、C三点的周期之比为2∶1∶2,D错误。
9.如图所示是磁带录音机的磁带盒的示电图,A、B为缠绕磁带的两个轮子,其半径均为r.在放音结束时,磁带全部绕到了B轮上,磁带的外缘半径为R,且R=3r.现在进行倒带,使磁带绕到A轮上.倒带时A轮是主动轮,其角速度是恒定的,B轮是从动轮.经测定磁带全部绕到A轮上需要的时间为t.则从开始倒带到A、B两轮的角速度相等所需要的时间( )
A.B.t
C.tD.t
【参考答案】.B
10.(2016·安徽江淮十校联考)如图所示,拖拉机后轮的半径是前轮半径的2倍,A和B是前轮和后轮边缘上的点,若车行进时轮与路面没有滑动,则( )
A.A点和B点的线速度大小之比为1∶2
B.前轮和后轮的角速度之比为2∶1
C.两轮转动的周期相等
D.A点和B点的向心加速度大小相等
【参考答案】B
11.电风扇的扇叶的重心如果不在转轴上,转动时会使风扇抖动,并加快转轴磨损。
调整时,可在扇叶的一区域通过固定小金属块的办法改变其重心位置。
如图所示,A、B是两调整重心的金属块(可视为质点),其质量相等,它们到转轴O的距离rA<rB。
扇叶转动后,它们的( )
A.向心加速度相等B.线速度大小相等
C.向心力FA<FBD.角速度ωA<ωB
【参考答案】.C
【名师解析】 因为两调整重心的金属块A、B固定在风扇上,因此两者绕轴O一起转动,具有相同的角速度,故D错误;根据向心加速度公式a=ω2r,得aA<aB,由线速度与角速度的关系v=ωr,得vA<vB,由向心力公式F=mω2r,得FA<FB,故C正确,A、B错误。
12.甲、乙两个物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1∶2,在相同的时间里甲转过60°,乙转过45°,则它们的向心力大小之比为( )
A.1∶4 B.2∶3
C.4∶9 D.9∶16
【参考答案】.C
【名师解析】
m1∶m2=1∶2,r1∶r2=1∶2,ω1∶ω2=θ1∶θ2=4∶3,向心力F=mω2r,故F1∶F2=4∶9,故C正确。
13.光盘驱动器读取数据的某种方式可简化为以下模式,在读取内环数据时,以恒定角速度方式读取,而在读取外环数据时,以恒定线速度的方式读取。
如图所示,设内环内边缘的半径为R1,内环外边缘半径为R2,外环外边缘半径为R3。
A、B、C分别为各边缘线上的点。
则读取内环上A点时的向心加速度大小和读取外环上C点时的向心加速度大小之比为( )
A. B.
C. D.
【参考答案】.D
14.(2016·山东潍坊期中)如图所示为用绞车拖物块的示意图。
拴接物块的细绳被缠绕在轮轴上,轮轴逆时针转动从而拖动物块。
已知轮轴的半径R=0.5m,细绳始终保持水平,被拖动物块的质量m=1kg,与地面间的动摩擦因数μ=0.5,轮轴的角速度随时间变化的关系是ω=2t(rad/s),g=10m/s2。
以下判断正确的是( )
A.物块做匀速运动
B.物块做匀加速直线运动,加速度大小是1m/s2
C.细绳对物块的拉力是5N
D.细绳对物块的拉力是6N
【参考答案】.BD
【名师解析】 物块的速度等于圆盘边缘转动的线速度,v=ωR=t(m/s),由v=at知物块的加速度为1m/s2,即物块做a=1m/s2的匀加速直线运动,故B正确;对物块受力分析,由牛顿第二定律可知FT-Ff=ma,Ff=μmg,解得FT=6N,故D正确。
15.(2016安徽皖江联考)摩擦传动是传动装置中的一个重要模型,如右图历示的两个水平放置的轮盘靠摩擦力传动,其中O、O'分别为两轮盘的轴心,已知两个轮盘的半径比r甲:
r乙=3:
1,且在正常工作时两轮盘不打滑。
今在两轮盘上分别放置两个同种材料制成的滑块A、B,两滑块与轮盘间的动摩擦因数相同,两滑块距离轴心O、O'的间距RA=2RB。
若轮盘乙由静止开始缓慢地转动起来,且转速逐渐增加,则下列叙述正确的是
A.滑块A和B在与轮盘相对静止时,角速度之比为
B.滑块A和B在与轮盘相对静止时,向心加速度的比值为aA:
aB=2:
9
C.转速增加后滑块B先发生滑动
D.转速增加后两滑块一起发生滑动
【参考答案】.ABC
【名师解析】假设轮盘乙的半径为r,由题意可知两轮盘边缘的线速度大小相等,有
,则可求
,所以滑块相对轮盘滑动前,A,B的角速度之比为1:
3,A正确;滑块相对盘开始滑动前,根据
得A,B的向心加速度之比为
,B正确;据题意可得物块的最大静摩擦力分别为
,
,最大静摩擦力之比为
;转动中所受的静摩擦力之比为
,综上分析可得滑块B先达到最大静摩擦力,先开始滑动,C正确、D错误。
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