2022年高中物理人教版必修2教學(xué)案：第五章 第4節(jié) 圓周運(yùn)動(dòng)(含解析)

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1、2022年高中物理人教版必修2教學(xué)案：第五章 第4節(jié) 圓周運(yùn)動(dòng)(含解析) 1．圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)是線速度大小 處處相等的圓周運(yùn)動(dòng)。 2．質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度與所用時(shí)間的比值為線速度大 ??；半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度Δθ與所用時(shí)間的比值稱(chēng)為角 速度，角速度恒定的圓周運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 3．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，經(jīng)過(guò)一周所用的時(shí)間叫周 期，物體單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)叫轉(zhuǎn)速。 4．線速度、角速度、周期的關(guān)系為：v＝ωr＝， T＝。 一、 線速度 1．定義：物體做圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)的弧長(zhǎng)與通過(guò)這段弧長(zhǎng)所用時(shí)間的比值。 2．定義式：v＝。 3．標(biāo)、矢性：線速度是矢

2、量，方向與圓弧相切，與半徑垂直。 4．勻速圓周運(yùn)動(dòng) (1)定義：沿著圓周，并且線速度的大小處處相等的運(yùn)動(dòng)。 (2)性質(zhì)：線速度的方向是時(shí)刻變化的，所以是一種變速運(yùn)動(dòng)。 二、 角速度 1．定義：連接物體與圓心的半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度與轉(zhuǎn)過(guò)這一角度所用時(shí)間的比值。 2．定義式：ω＝。 3．單位：弧度每秒，符號(hào)是rad/s或rad·s－1。 4．勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是角速度不變的圓周運(yùn)動(dòng)。 5．轉(zhuǎn)速與周期 轉(zhuǎn)速 周期 定義 物體單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù) 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，轉(zhuǎn)過(guò)一周所用的時(shí)間 符號(hào) n T 單位 轉(zhuǎn)每秒(r/s) 轉(zhuǎn)每分(r/min)

3、秒(s) 三、 線速度與角速度的關(guān)系 1．兩者關(guān)系：在圓周運(yùn)動(dòng)中，線速度的大小等于角速度大小與半徑的乘積。 2．關(guān)系式：v＝ωr。 1．自主思考——判一判 (1)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其速度一定是變化的。(√) (2)角速度是標(biāo)量，它沒(méi)有方向。(×) (3)圓周運(yùn)動(dòng)線速度公式v＝中的Δs表示位移。(×) (4)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)相等。(√) (5)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相同。(×) (6)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng)。(×) 2．合作探究——議一議 (1)打籃球的同學(xué)可能玩過(guò)轉(zhuǎn)籃球，讓籃球在指尖旋轉(zhuǎn)，展示自己的球技，如圖5-4-

4、1所示，若籃球正繞指尖所在的豎直軸旋轉(zhuǎn)，那么籃球上不同高度的各點(diǎn)的角速度相同嗎？線速度相同嗎？ 圖5-4-1 提示：籃球上各點(diǎn)的角速度是相同的。但由于不同高度的各點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的圓心、半徑不同，由v＝ωr可知不同高度的各點(diǎn)的線速度不同。 (2)如圖5-4-2所示，若鐘表的指針都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，秒針和分針的周期各是多少？角速度之比是多少？ 圖5-4-2 提示：秒針的周期T秒＝1 min＝60 s， 分針的周期T分＝1 h＝3 600 s。 由ω＝得＝＝。 描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量間的關(guān)系 1．意義的區(qū)別 (1)線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速都能描述圓周運(yùn)動(dòng)的

5、快慢，但它們描述的角度不同。線速度v描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的快慢，而角速度ω、周期T、轉(zhuǎn)速n描述質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢。 (2)要準(zhǔn)確全面地描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢僅用一個(gè)量是不夠的，既需要一個(gè)描述運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，又需要一個(gè)描述轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量。 2．各物理量之間的關(guān)系 3．v、ω及r間的關(guān)系 (1)由v＝ω·r知，r一定時(shí)，v∝ω；ω一定時(shí)，v∝r。v與ω、r間的關(guān)系如圖5-4-3甲、乙所示。 圖5-4-3 (2)由ω＝知，v一定時(shí)，ω∝，ω與r間的關(guān)系如圖5-4-4甲、乙所示。 圖5-4-4 1．甲、乙兩同學(xué)都在參加體育鍛煉，甲沿著半徑為R的圓周跑道勻速跑步，乙沿著半徑為

6、2R的圓周跑道勻速跑步。在相同的時(shí)間內(nèi)，甲、乙各自跑了一圈，他們的角速度大小分別是ω1、ω2。則(　　) A．ω1＞ω2　　　　　　　　　 B．ω1＜ω2 C．ω1＝ω2 D．無(wú)法確定 解析：選C　要比較角速度的大小，需要知道他們各自的角速度再比較。根據(jù)角速度的定義知ω＝，題中已告訴兩人所用時(shí)間相等，所以只需比較轉(zhuǎn)過(guò)的角度即可，甲、乙兩同學(xué)都是跑的一圈，即轉(zhuǎn)過(guò)的角度都是2π，所以甲、乙兩同學(xué)的角速度相等。 2．一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其線速度大小為4 m/s，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為2 s，則不正確的是(　　) A．角速度為0.5 rad/s B．轉(zhuǎn)速為0.5 r/s C．運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑為1

7、.27 m D．頻率為0.5 Hz 解析：選A　由題意知v＝4 m/s，T＝2 s，根據(jù)角速度與周期的關(guān)系可知ω＝≈rad/s＝3.14 rad/s。由線速度與角速度的關(guān)系v＝ωr得r＝＝ m≈1.27 m。由v＝2πnr得轉(zhuǎn)速n＝＝ r/s＝0.5 r/s。又由頻率與周期的關(guān)系得f＝＝0.5 Hz。故A錯(cuò)誤，符合題意。 3．甲、乙兩物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．若它們的線速度相等，角速度也一定相等 B．若它們的角速度相等，線速度也一定相等 C．若它們的周期相等，角速度也一定相等 D．若它們的周期相等，線速度也一定相等 解析：選C　由公式v＝ωr知，當(dāng)

8、甲、乙兩物體的半徑r相等時(shí)，才滿足線速度相等角速度一定相等或角速度相等線速度一定相等，故A、B錯(cuò)誤；由公式T＝知，當(dāng)半徑r相等時(shí)，才能滿足周期相等線速度一定相等，故D錯(cuò)誤；由公式T＝知，周期相等時(shí)，角速度也一定相等，故C正確。 傳動(dòng)裝置問(wèn)題分析 三類(lèi)傳動(dòng)裝置對(duì)比 同軸傳動(dòng) 皮帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 裝置 A、B兩點(diǎn)在同軸的一個(gè)圓盤(pán)上 兩個(gè)輪子用皮帶連接，A、B兩點(diǎn)分別是兩個(gè)輪子邊緣的點(diǎn) 兩個(gè)齒輪輪齒嚙合，A、B兩點(diǎn)分別是兩個(gè)齒輪邊緣上的點(diǎn) 特點(diǎn) 角速度、周期相同 線速度相同 線速度相同 轉(zhuǎn)動(dòng)方向 相同 相同 相反 規(guī)律 線速度與半徑成

9、正比：＝ 角速度與半徑成反比：＝。周期與半徑成正比：＝ 角速度與半徑成反比：＝。周期與半徑成正比：＝ [典例]　圖5-4-5所示為皮帶傳動(dòng)裝置，皮帶輪為O、O′，RB＝RA，RC＝RA，當(dāng)皮帶輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，皮帶與皮帶輪之間不打滑，求A、B、C三點(diǎn)的角速度之比、線速度之比、周期之比。 圖5-4-5 [審題指導(dǎo)]　 (1)兩輪用皮帶傳動(dòng)，所以A、C兩點(diǎn)線速度大小相等。 (2)A、B兩點(diǎn)在同一輪上，所以兩點(diǎn)角速度相等。 [解析]　由題意可知，A、B兩點(diǎn)在同一皮帶輪上，因此ωA＝ωB，又皮帶不打滑，所以vA＝vC，故可得 ωC＝＝＝ωA 所以ωA∶ωB∶ωC＝ωA∶ωA

10、∶ωA＝2∶2∶3 又vB＝RBωB＝RAωA＝ 所以vA∶vB∶vC＝vA∶vA∶vA＝2∶1∶2 TA∶TB∶TC＝∶∶＝∶∶＝3∶3∶2。 [答案]　2∶2∶3　2∶1∶2　3∶3∶2 解決傳動(dòng)問(wèn)題的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) (1)繞同一軸轉(zhuǎn)動(dòng)的各點(diǎn)角速度ω、轉(zhuǎn)速n和周期T相等，而各點(diǎn)的線速度v＝ωr與半徑r成正比。 (2)在皮帶不打滑的情況下，皮帶和皮帶連接的輪子邊緣各點(diǎn)線速度的大小相等，不打滑的摩擦傳動(dòng)兩輪邊緣上各點(diǎn)線速度大小也相等，而角速度ω＝與半徑r成反比?！　　　? 1.圖5-4-6所示的是一個(gè)玩具陀螺。a、b和c是陀螺上的三個(gè)點(diǎn)。當(dāng)陀螺繞垂直于地面的軸線以角速度

11、ω穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí)，下列表述正確的是(　　) 圖5-4-6 A．a(chǎn)、b和c三點(diǎn)的線速度大小相等 B．a(chǎn)、b和c三點(diǎn)的角速度相等 C．a(chǎn)、b的角速度比c的大 D．c的線速度比a、b的大 解析：選B　a、b、c三點(diǎn)為共軸轉(zhuǎn)動(dòng)，故角速度相等，B正確，C錯(cuò)誤；又由題圖知，三點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑ra＝rb＞rc，根據(jù)v＝ωr知，va＝v b＞vc，故A、D錯(cuò)誤。 2．如圖5-4-7所示，甲、乙、丙三個(gè)輪子依靠摩擦傳動(dòng)，相互之間不打滑，其半徑分別為r1、r2、r3。若甲輪的角速度為ω1，則丙輪的角速度為(　　) 圖5-4-7 A.　　　　　　　　 B. C. D. 解析：選A　由于甲、

12、乙、丙三個(gè)輪子靠摩擦傳動(dòng)，相互之間不打滑，故三個(gè)輪子邊緣上的線速度相等，即r1ω1＝r2ω2＝r3ω3，所以ω3＝，A正確。 3．風(fēng)速儀結(jié)構(gòu)如圖5-4-8(a)所示。光源發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸，被探測(cè)器接收，當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)齒輪帶動(dòng)凸輪圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)圓盤(pán)上的凸輪經(jīng)過(guò)透鏡系統(tǒng)時(shí)光被擋住。已知風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為 r，每轉(zhuǎn)動(dòng)n圈帶動(dòng)凸輪圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。若某段時(shí)間Δt內(nèi)探測(cè)器接收到的光強(qiáng)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖(b)所示，則該時(shí)間段內(nèi)風(fēng)輪葉片(　　) 圖5-4-8 A．轉(zhuǎn)速逐漸減小，平均速率為 B．轉(zhuǎn)速逐漸減小，平均速率為 C．轉(zhuǎn)速逐漸增大，平均速率為 D．轉(zhuǎn)速逐漸增大 ，平均速率為 解析：選

13、B　根據(jù)題意，從圖(b)可以看出，在Δt時(shí)間內(nèi)，探測(cè)器接收到光的時(shí)間在增長(zhǎng)，凸輪圓盤(pán)的擋光時(shí)間也在增長(zhǎng)，可以確定圓盤(pán)凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度在減??；在Δt時(shí)間內(nèi)可以從圖看出有4次擋光，即凸輪圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)4周，則風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)了4n周，風(fēng)輪葉片轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為l＝4n×2πr，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)速率為：v＝，故選項(xiàng)B正確。 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題 [典例]　如圖5-4-9所示，B物體放在光滑的水平地面上，在水平力F的作用下由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，B物體的質(zhì)量為m，同時(shí)A物體在豎直面內(nèi)由M點(diǎn)開(kāi)始做半徑為r、角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求滿足使A、B速度相同的力F的取值。 圖5-4-9 [解析]　速度相同即大小、方

14、向相同，B為水平向右運(yùn)動(dòng)，A一定要在最低點(diǎn)才能保證速度水平向右。由題意可知：當(dāng)A從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí) t＝nT＋T(n＝0,1,2…)，線速度v＝ωr 對(duì)于B(初速度為0)： v＝at＝＝ 解得：F＝(n＝0,1,2…)。 [答案]　(n＝0,1,2…) 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題的解題思路 (1)明確兩個(gè)物體參與運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和求解的問(wèn)題；兩個(gè)物體參與的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)雖然獨(dú)立進(jìn)行，但一定有聯(lián)系點(diǎn)，其聯(lián)系點(diǎn)一般是時(shí)間或位移等，抓住兩運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系點(diǎn)是解題關(guān)鍵。 (2)注意圓周運(yùn)動(dòng)的周期性造成的多解。分析問(wèn)題時(shí)可暫時(shí)不考慮周期性，表示出一個(gè)周期的情況，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)的周期性，在轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ上再加上

15、2nπ，具體n的取值應(yīng)視情況而定。 　 1．為了測(cè)定子彈的飛行速度，在一根水平放置的軸桿上固定兩個(gè)薄圓盤(pán)A、B，盤(pán)A、B平行且相距2 m，軸桿的轉(zhuǎn)速為3 600 r/min。子彈穿過(guò)兩盤(pán)留下兩彈孔a、b，測(cè)得兩彈孔所在半徑的夾角θ＝30°，如圖5-4-10所示。則該子彈的速度可能是(　　) 圖5-4-10 A．360 m/s　　　　　　　　　 B．720 m/s C．1 440 m/s D．108 m/s 解析：選C　子彈從A盤(pán)到B盤(pán)，B盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度θ＝2πn＋(n＝0,1,2，…)，B盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝＝2πf＝2πn＝2π× rad/s＝120π rad/s，子彈

16、在A、B盤(pán)間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于B盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間，即＝，所以v＝＝ m/s(n＝0,1,2，…)，n＝0時(shí)，v＝1 440 m/s；n＝1時(shí)，v≈110.77 m/s；n＝2時(shí)，v＝57.6 m/s；……故C正確。 2.如圖5-4-11所示，半徑為R的圓板做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)半徑OB轉(zhuǎn)到某一方向時(shí)，在圓板中心正上方高h(yuǎn)處，以平行于OB方向水平拋出一小球。要使小球與圓板只碰撞一次，且落點(diǎn)為B，求小球水平拋出時(shí)的速度v0及圓板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω。 圖5-4-11 解析：小球從h高處拋出后，做平拋運(yùn)動(dòng)的下落時(shí)間t＝。小球在水平方向運(yùn)動(dòng)的距離R＝v0t，得v0＝＝，圓盤(pán)在時(shí)間t內(nèi)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)n轉(zhuǎn)，所以ω＝＝(n＝1

17、、2、3、…)。 答案：　(n＝1、2、3、…) 1．下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．是線速度不變的運(yùn)動(dòng) B．是角速度不變的運(yùn)動(dòng) C．是角速度不斷變化的運(yùn)動(dòng) D．是相對(duì)圓心位移不變的運(yùn)動(dòng) 解析：選B　勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度保持不變，線速度大小保持不變，方向時(shí)刻變化，A、C錯(cuò)誤，B正確；相對(duì)圓心的位移大小不變，方向時(shí)刻變化，D錯(cuò)誤。 2．(多選)關(guān)于地球上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的角速度、線速度的大小，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在赤道上的物體線速度最大 B．在兩極的物體線速度最大 C．在赤道上的物體角速度最大 D．在北京和廣州的物體角速度一樣大 解

18、析：選AD　地球上的物體隨地球一起繞地軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)在此一般可忽略，因此物體隨地球一起繞地軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度一樣，由v＝ωr知半徑大的線速度大。物體在地球上繞地軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在赤道上距地軸最遠(yuǎn)，線速度最大，在兩極距地軸為0，線速度為0。在北京和廣州的物體角速度一樣大。故A、D正確。 3.如圖1所示，一偏心輪繞垂直紙面的軸O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，a和b是輪邊緣上的兩個(gè)點(diǎn)，則偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中a、b兩點(diǎn)(　　) 圖1 A．角速度大小相同 B．線速度大小相同 C．周期大小不同 D．轉(zhuǎn)速大小不同 解析：選A　同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度大小相等，周期、轉(zhuǎn)速都相等，選項(xiàng)A正確，C、D錯(cuò)誤；角速度

19、大小相等，但轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不同，根據(jù)v＝ωr可知，線速度大小不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。 4．如圖2所示是自行車(chē)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的示意圖，其中A是半徑為r1的大齒輪，B是半徑為r2的小齒輪，C是半徑為r3的后輪，假設(shè)腳踏板的轉(zhuǎn)速為n r/s，則自行車(chē)前進(jìn)的速度為(　　) 圖2 A.　　　　　　　 B. C. D. 解析：選C　前進(jìn)速度即為后輪的線速度，由于同一個(gè)輪上的各點(diǎn)的角速度相等，同一條線上的各點(diǎn)的線速度相等，可得ω1r1＝ω2r2，ω3＝ω2，又ω1＝2πn，v＝ω3r3，所以v＝。選項(xiàng)C正確。 5.如圖3所示的齒輪傳動(dòng)裝置中，主動(dòng)輪的齒數(shù)z1＝24，從動(dòng)輪的齒數(shù)z2＝8，當(dāng)主動(dòng)輪以角速度ω

20、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)情況是(　　) 圖3 A．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為 B．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為 C．順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為 D．逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，周期為 解析：選B　主動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，兩輪邊緣的線速度相等，由齒數(shù)關(guān)系知主動(dòng)輪轉(zhuǎn)一周時(shí)，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)三周，故T從＝，B正確。 6.兩小球固定在一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的桿的兩端，繞桿上的O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖4所示。當(dāng)小球1的速度為v1時(shí)，小球2的速度為v2，則O點(diǎn)到小球2的距離是(　　) 圖4 A. B. C. D. 解析：選B　由題意知兩小球角速度相等，即ω1＝ω2，設(shè)球1、2到O點(diǎn)的距離分別為r1、r2，則＝，又r1＋r

21、2＝L，所以r2＝，B正確。 7．(多選)如圖5所示為某一皮帶傳動(dòng)裝置。主動(dòng)輪的半徑為r1，從動(dòng)輪的半徑為r2。已知主動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為n，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中皮帶不打滑。下列說(shuō)法正確的是(　　) 圖5 A．從動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B．從動(dòng)輪做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C．從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n D．從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為n 解析：選BC　主動(dòng)輪做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)輪通過(guò)皮帶的摩擦力帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以從動(dòng)輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確。由于通過(guò)皮帶傳動(dòng)，皮帶與輪邊緣接觸處的線速度相等，根據(jù)v＝2πnr 得n2r2＝nr1， 所以n2＝， 故C正確，D錯(cuò)誤。 8．汽車(chē)在公路上行駛一般不打滑，輪子轉(zhuǎn)一周，汽車(chē)向

22、前行駛的距離等于車(chē)輪的周長(zhǎng)。某國(guó)產(chǎn)轎車(chē)的車(chē)輪半徑約為30 cm，當(dāng)該型號(hào)的轎車(chē)在高速公路上行駛時(shí)，速率計(jì)的指針指在120 km/h上，可估算此時(shí)該車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)速為(　　) A．1 000 r/s B．1 000 r/min C．1 000 r/h D．2 000 r/s 解析：選B 　由題意得v＝120 km/h＝ m/s，r＝0.3 m，又v＝2πnr， 得n＝≈18 r/s≈1 000 r/min。 9.無(wú)級(jí)變速是在變速范圍內(nèi)任意連續(xù)地變換速度，性能優(yōu)于傳統(tǒng)的擋位變速器，很多種高檔汽車(chē)都應(yīng)用了無(wú)級(jí)變速。如圖6所示是截錐式無(wú)級(jí)變速模型示意圖，兩個(gè)錐輪之間有一個(gè)滾動(dòng)輪，

23、主動(dòng)輪、滾動(dòng)輪、從動(dòng)輪之間靠著彼此之間的摩擦力帶動(dòng)。當(dāng)位于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間的滾動(dòng)輪從左向右移動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速降低；滾動(dòng)輪從右向左移動(dòng)時(shí)，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速增加。當(dāng)滾動(dòng)輪位于主動(dòng)輪直徑D1、從動(dòng)輪直徑D2的位置時(shí)，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2的關(guān)系是(　　) 圖6 A.＝ B.＝ C.＝ D.＝ 解析：選B　滾動(dòng)輪與主動(dòng)輪、從動(dòng)輪邊緣之間靠摩擦力帶動(dòng)，彼此沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)，所以它們邊緣上的接觸點(diǎn)的線速度相同，v1＝v2，即2πn1R1＝2πn2R2，可見(jiàn)＝＝，B項(xiàng)正確。 10．某機(jī)器內(nèi)有兩個(gè)圍繞各自固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁盤(pán)A、B，A盤(pán)上固定一個(gè)信號(hào)發(fā)射裝置P，能持續(xù)沿半徑向外發(fā)射紅外線

24、，P到圓心的距離為28 cm。B盤(pán)上固定一個(gè)帶窗口的紅外線信號(hào)接收裝置Q，Q到圓心的距離為16 cm。P、Q轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度均為4π m/s。當(dāng)P、Q正對(duì)時(shí)，P發(fā)出的紅外線恰好進(jìn)入Q的接收窗口，如圖7所示，則Q每隔一定時(shí)間就能接收到紅外線信號(hào)，這個(gè)時(shí)間的最小值為(　　) 圖7 A．0.42 s B．0.56 s C．0.70 s D．0.84 s 解析：選B　P的周期TP＝＝ s＝0.14 s。Q的周期TQ＝＝ s＝0.08 s。因?yàn)榻?jīng)歷的時(shí)間必須等于它們周期的整數(shù)倍，根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)，0.14和0.08的最小公倍數(shù)為0.56 s，所以經(jīng)歷的時(shí)間最小為0.56 s。故B正確，A、C

25、、D錯(cuò)誤。 11.如圖8所示，豎直圓筒內(nèi)壁光滑，半徑為R，頂部有入口A，在A的正下方h處有出口B。一質(zhì)量為m的小球從入口A沿圓筒壁切線方向水平射入圓筒內(nèi)，要使小球從出口B飛出。小球進(jìn)入入口A處的速度v0應(yīng)滿足什么條件？ 圖8 解析：該題中小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是空間螺 旋曲線，可將其分解為兩個(gè)簡(jiǎn)單的分運(yùn)動(dòng)：一個(gè)是以初速度v0在筒內(nèi)壁彈力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示；另一個(gè)是在重力作用下做自由落體運(yùn)動(dòng)。因此若將圓筒直線AB展開(kāi)為平面，則小球沿圓筒壁的運(yùn)動(dòng)是平拋運(yùn)動(dòng)，如圖乙所示。據(jù)此得小球在筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t＝。 由題設(shè)條件得水平方向的位移應(yīng)是圓周長(zhǎng)的整數(shù)倍，即l＝v0t＝2nπR(n＝1

26、,2,3，…)。 聯(lián)立以上兩式得 v0＝nπR ，(n＝1,2,3，…)。 答案：v0＝nπR ，(n＝1,2,3，…) 12.如圖9所示，小球A在光滑的半徑為R的圓形槽內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到圖中a點(diǎn)時(shí)，在圓形槽中心O點(diǎn)正上方h處，有一小球B沿Oa方向以某一初速度水平拋出，結(jié)果恰好在a點(diǎn)與A球相碰，求： 圖9 (1)B球拋出時(shí)的水平初速度。 (2)A球運(yùn)動(dòng)的線速度最小值。 (3)試確定A球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期的可能值。 解析：(1)小球B做平拋運(yùn)動(dòng)，其在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則R＝v0t。① 在豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)， 則h＝gt2。② 由①②得v0＝＝R。 (2)A球的線速度取最小值時(shí)，A球剛好轉(zhuǎn)過(guò)一圈的同時(shí)，B球落到a點(diǎn)與A球相碰，則A球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期正好等于B球的飛行時(shí)間， 即T＝， 所以vA＝＝2πR。 (3)能在a點(diǎn)相碰，則A球在平拋的B球飛行時(shí)間內(nèi)又回到a點(diǎn)。即平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間等于A球周期的整數(shù)倍，所以 t＝＝nT，T＝，n＝1,2,3，… 答案：(1)R　(2)2πR (3)(n＝1,2,3，…)