專題5圓周運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)問(wèn)題和周期性問(wèn)題-高一物理講義（人教2019）（原卷版）

第六章圓周運(yùn)動(dòng)專題5圓周運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)問(wèn)題和周期性問(wèn)題目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)1.進(jìn)一步熟練掌握描述圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量之間的關(guān)系.2.掌握同軸轉(zhuǎn)動(dòng)、皮帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)，會(huì)分析比較各物理量.3.會(huì)分析圓周運(yùn)動(dòng)中多解的原因，掌握解決圓周運(yùn)動(dòng)中的多解問(wèn)題的方法．1、物理觀念：同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，皮帶傳動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)的周期性。2、科學(xué)思維：圓周運(yùn)動(dòng)的各種傳動(dòng)特點(diǎn)3、科學(xué)探究：探究圓周運(yùn)動(dòng)多解問(wèn)題的解決方法。。4、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)解決生活生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題。知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01圓周運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)問(wèn)題同軸轉(zhuǎn)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)圓盤上兩個(gè)輪子用皮帶連接(皮帶不打滑)，A、B兩點(diǎn)分別是兩個(gè)輪子邊緣上的點(diǎn)兩個(gè)齒輪嚙合，A、B兩點(diǎn)分別是兩個(gè)齒輪邊緣上的點(diǎn)特點(diǎn)A、B兩點(diǎn)的角速度、周期相同A、B兩點(diǎn)的線速度大小相等A、B兩點(diǎn)的線速度大小相等規(guī)律A、B兩點(diǎn)的線速度大小與半徑成正比：eq\f(vA,vB)＝eq\f(r,R)A、B兩點(diǎn)的角速度與半徑成反比：eq\f(ωA,ωB)＝eq\f(r,R)A、B兩點(diǎn)的角速度與半徑成反比：eq\f(ωA,ωB)＝eq\f(R,r)【即學(xué)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(guò)程中，踏板和鏈輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)、飛輪和后輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，已知鏈輪與飛輪的半徑之比為3∶1，后輪直徑為600mm，當(dāng)踩踏板做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為5rad/s時(shí)，后輪邊緣處A點(diǎn)的線速度大小為()A．9.00m/s B．4.50m/sC．0.50m/s D．1.00m/s知識(shí)點(diǎn)02圓周運(yùn)動(dòng)的周期性和多解問(wèn)題1．問(wèn)題特點(diǎn)(1)研究對(duì)象：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的多解問(wèn)題含有兩個(gè)做不同運(yùn)動(dòng)的物體．(2)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：一個(gè)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)物體做其他形式的運(yùn)動(dòng)(如平拋運(yùn)動(dòng)、勻速直線運(yùn)動(dòng)等)．(3)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：根據(jù)兩物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)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(diǎn)：明確題中兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，抓住兩運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系點(diǎn)——時(shí)間相等．(2)先特殊后一般：先考慮第一個(gè)周期的情況，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)的周期性，考慮多個(gè)周期時(shí)的規(guī)律．(3)分析時(shí)注意兩個(gè)運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，互不影響．【即學(xué)即練2】(多選)如圖所示，夜晚電風(fēng)扇在閃光燈下運(yùn)轉(zhuǎn)，閃光燈每秒閃45次，風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸O上裝有3個(gè)扇葉，它們互成120°角．當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，觀察者感覺扇葉不動(dòng)，則風(fēng)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(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)問(wèn)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(dāng)A輪繞過(guò)其中心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦力作用，B輪也隨之無(wú)滑動(dòng)地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)．a(chǎn)、b、c分別為三輪邊緣的三個(gè)點(diǎn)，則a、b、c三點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(yùn)動(dòng)的周期性和多解問(wèn)題【典例2】如圖所示為一個(gè)半徑為5m的圓盤，正繞其圓心做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)圓盤邊緣上的一點(diǎn)A處在如圖所示位置的時(shí)候，在其圓心正上方20m的高度有一個(gè)小球正在向邊緣的A點(diǎn)以一定的速度水平拋出，取g＝10m/s2，不計(jì)空氣阻力，要使得小球正好落在A點(diǎn)，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(dòng)的角速度一定是πrad/sD．圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的加速度可能是π2m/s2分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1．如圖是一種新概念自行車，它沒有鏈條，共有三個(gè)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(dòng)，輪C驅(qū)動(dòng)輪A轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得整個(gè)自行車沿路面前行。對(duì)于這種自行車，下面說(shuō)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(shí)常用的小型水泥攪拌機(jī)的側(cè)視圖。其料斗內(nèi)有三根不同長(zhǎng)短的鐵支架與轉(zhuǎn)軸相連接，通電讓其旋轉(zhuǎn)時(shí)工人將石子、水泥、細(xì)砂和水等物質(zhì)緩慢的放入其中，在料斗的下方有一電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶軋帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使三根鐵支架輔之轉(zhuǎn)動(dòng)，攪動(dòng)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(shuō)法中正確的是（）A．三根支架最外端各點(diǎn)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(yùn)動(dòng)C．轉(zhuǎn)軸對(duì)長(zhǎng)支架的作用力小于對(duì)短支架的作用力D．轉(zhuǎn)軸和電動(dòng)機(jī)通過(guò)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(yùn)動(dòng)員在彎道滑行的過(guò)程看作軌道為半圓的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若觀察到甲、乙兩名運(yùn)動(dòng)員同時(shí)進(jìn)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(guò)摩擦帶動(dòng)B輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，兩輪間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，A、B兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)皮帶輪的轉(zhuǎn)軸分別是O1和O2，設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)皮帶不打滑，則皮帶輪上邊緣A、B和輪O1上點(diǎn)C三點(diǎn)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(jī)器由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，機(jī)器上的皮帶輪半徑是電動(dòng)機(jī)皮帶輪半徑的3倍，皮帶與兩輪之間不發(fā)生滑動(dòng)。那么，電動(dòng)機(jī)皮帶輪與機(jī)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(gè)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(dòng)。設(shè)從M筒內(nèi)部可以通過(guò)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(shí)的初速度的方向都是沿筒的半徑方向，微粒到達(dá)N筒后就附著在N筒上，如果R1、R2、和都不變，則取下列選項(xiàng)中哪個(gè)值時(shí)可使所有微粒都打在N筒上同一點(diǎn)（）A． B．C． D．8．一位同學(xué)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(zhǎng)。將飛鏢對(duì)準(zhǔn)A點(diǎn)以初速度水平拋出，在飛鏢拋出的同時(shí)，圓盤以角速度繞垂直圓盤過(guò)盤心O的水平軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).要使飛鏢恰好擊中A點(diǎn)，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(diǎn)9．（多選）如圖所示，趣味飛鏢游戲的鏢盤以角速度繞過(guò)O點(diǎn)的固定水平軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，某人將一只飛鏢正對(duì)盤邊緣P點(diǎn)（O點(diǎn)正上方）以水平速度v0擲出，恰好擊中鏢盤上O點(diǎn)正下方的Q點(diǎn)（Q點(diǎn)不在盤邊緣）。不計(jì)空氣阻力，飛鏢每次從同一位置正對(duì)P點(diǎn)水平擲出，下列說(shuō)法正確的是（）A．若僅增大，飛鏢可能擊中P點(diǎn) B．若僅減小，飛鏢可能擊中Q點(diǎn)C．若減小、增加，飛鏢可能擊中Q點(diǎn) D．若增加、減小，飛鏢可能擊中P點(diǎn)10．（多選）如圖所示，質(zhì)點(diǎn)P以O(shè)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度為ω，圓周上水平虛線BD與AC垂直，若質(zhì)點(diǎn)從C點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的同時(shí)在D點(diǎn)正上方有一小球自由下落，不計(jì)空氣阻力，要使小球與質(zhì)點(diǎn)P相遇，重力加速度為g，則小球下落時(shí)離D點(diǎn)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(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)Q球轉(zhuǎn)到與O在同一水平線上時(shí)，有另一小球P從距圓周最高點(diǎn)為h處開始自由下落，要使兩球在圓周最高點(diǎn)相碰，重力加速度為g。求：（1）Q球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω；（2）Q球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(guò)其圓心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，規(guī)定經(jīng)過(guò)圓心O水平向右為x軸的正方向。在