第三周 传动装置中各物理量的比较（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版 江苏专用）

第三周　传动装置中各物理量的比较 一、选择题 1.据史料记载，走马灯(如图甲所示)的历史起源于隋唐时期，盛行于宋代，常见于除夕、元宵、中秋等节日。简化的模型如图乙所示，竖直放置的走马灯绕竖直转轴OO'转动，A、B两点到转轴的距离不同，用ω、v、T、a分别表示角速度、线速度、周期、向心加速度的大小。走马灯以某一恒定角速度绕竖直转轴转动时，下列关系正确的是 (　 ) A.ωA>ωB B.vA=vB C.aA<aB D.TA<TB 2.某高级中学开展学生运动会，其中一个集体项目“旋风跑”如图所示，假设6人一组共同抬着竹竿一起以最快速度向标志杆跑，到标志杆前，一起以标志杆为圆心绕杆在水平面内转一圈，继续向下一个标志杆绕圈，分别绕完3个标志杆后，进入到对面接力区域，将竹竿交给下一组参赛选手，直到全队完成比赛。在一起匀速绕圈过程中 (　 ) A.最外侧的同学的线速度最大 B.最外侧的同学的角速度最大 C.最外侧同学的向心加速度最小 D.最内侧同学的向心力一定最小 3.(2025·广陵高一阶段练习)如图所示，水平圆盘绕中心竖直轴以恒定转速匀速转动，小物块(视为质点)放置在盘面上距圆盘中心距离为r的位置，它与圆盘相对静止并随圆盘一起转动。小物块的向心加速度大小为a，角速度大小为ω，则下列a-r或ω-r图像可能正确的是 (　 ) 4.(2025·淮安高一期末)无链自行车就是用轴和齿轮组合代替链条和链轮组合，和普通链条自行车相比，其他的部件是一样的，但是改变了传动的方式。早在20世纪九十年代初，中国就有人研究开发无链自行车，目前我国已经开发出第五代新型无链自行车。如图所示是无链条自行车用轴和齿轮组合部分的传动原理图，圆锥齿轮a和圆锥齿轮c彼此完全咬合，a的齿数是30，c的齿数是15，则圆锥齿轮a和圆锥齿轮c的角速度之比为 (　 ) A.2︰1 B.1︰2 C.1︰1 D.1︰4 5.(2025·兴化高一期末)如图1所示是《最强大脑》第十季中名为“旋转轨迹”的挑战项目。某兴趣小组同学结合传动装置的模型特点设计了如图2所示的游戏装置，主动轮A有齿轮数24个，从动轮B有齿轮数8个，现要将指向左的“▲”从M位置转到N位置。在只能转动轮A的情况下，下列方案可行的是 (　 ) A.顺时针转动90° B.逆时针转动90° C.顺时针转动30° D.逆时针转动60° 6.(2025·新沂高一阶段练习)如图所示为一种古老的舂米机，舂米时，稻谷放在石臼A中，横梁可以绕O转动，在横梁前端B处固定一舂米锤，脚踏在横梁另一端C点往下压时，舂米锤便向上抬起。然后提起脚，舂米锤就向下运动，击打石臼A中的稻谷，使稻谷的壳脱落，稻谷变为大米。已知OC>OB，则在横梁绕O转动过程中 (　 ) A.B、C两点的向心加速度方向相同 B.B、C两点的角速度关系满足ωB<ωC C.B、C两点的线速度大小关系满足vB>vC D.B、C两点的向心加速度大小关系满足aB<aC 7.(2025·徐州高一阶段练习)如图所示，两个质量分别是m1和m2的甲、乙两光滑小球套在光滑水平杆上，用长为l的轻绳连接，水平杆随框架以角速度ω做匀速转动，两球在杆上相对静止，甲、乙两球离转动中心的距离分别为R1、R2。则下列说法中正确的是 (　 ) A.若m1大于m2，则R1小于R2 B.若m1大于m2，则R1大于R2 C.绳子张力大于m1ω2l D.绳子张力大于m2ω2l 8.(2025·东海高一期末)某电动玩具车传动系统如图所示：A为一电动马达转轴“十字形”插销，B为套在插销上半径为R的主动轮，C为半径为3R的从动轮，连接B、C两轮的皮带传动时不打滑，工作时C轮转速为n。若将电动马达传动轴与到C轮插销连接，电动马达转速不变，则此时B轮转速为 (　 ) A.n B.n C.3n D.9n 9.(2025·南京高一期末)传送带主要由头尾滚筒、中间托辊和皮带组成，示意图如图所示，已知托辊和滚筒圆心分别为O和O'，半径分别为R和3R，OA和O'B分别为两条半径，以下判断正确的是 (　 ) A.托辊和滚筒角速度相同 B.A点加速度大于B点加速度 C.滚筒上与O'距离为R处点的加速度与A点加速度大小相同 D.滚筒和托辊转速之比为3∶1 10.(2025·鼓楼高一阶段练习)在生产活动中，农民伯伯有时候会用到一种大号的割草刀，可以快速高效的完成除草或者收割等生产活动。割草刀可以简化成如图所示模型，转杆OA和转杆BC相交并且夹角固定，OC连线垂直于杆BC，使用时以O为圆心转动整个装置，则下列说法正确的是 (　 ) A.A、B两点的线速度大小相等 B.B、C两点的线速度方向一致 C.C点的线速度方向沿CB方向 D.A、B、C三点中，B点的向心加速度最小 二、非选择题 11.(10分)(2025·邗江高一期中)如图所示，半径R=3 m的地球仪上有同一经度的A、B两点，其中A点处在赤道上，B点和A点与地心连线的夹角为θ=30°，若地球仪绕地轴逆时针做匀速圆周运动，且vB=3 m/ssin 30°=，cos 30°=。求： (1)地球仪旋转的角速度ω；(5分) (2)A点的向心加速度大小an。(5分) 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 第三周 1．选C　因为A、B两点同轴转动，则角速度相同，即ωA＝ωB，故A错误；根据v＝ωr，因为rA<rB，则vA<vB，故B错误；由向心加速度公式a＝ω2r，可得aA<aB，故C正确；由周期公式T＝，可得TA＝TB，故D错误。 2．选A　在一起匀速绕圈过程中，同一组同学的角速度相等，根据v＝ωr，a＝ω2r，由于最外侧的同学做圆周运动的半径最大，所以线速度最大，向心加速度最大，故A正确，B、C错误；根据F向＝mω2r，由于不清楚同学的质量大小关系，所以最内侧同学的向心力不一定最小，故D错误。 3．选B　由题意可知，小物块在水平圆盘上做匀速圆周运动，则角速度不变，小物块的向心加速度大小为a＝rω2，由于角速度大小不变，则向心加速度大小与半径成正比，故B可能正确。 4．选B　根据题意，两个齿轮的周期之比为＝＝，因为ω＝∝，所以＝＝，故选B。 5．选A　根据题意可知，A、B两轮边缘点的线速度大小相等，但两轮的转动方向相反，两轮半径之比为3∶1，所以转动轮A使得“▲”从M位置转到N位置，B转过的角度为顺时针90°或者逆时针270°，若B顺时针转过90°，则A逆时针转过30°，若B逆时针转过270°，则A顺时针转过90°。 6．选D　B、C两点属于同轴转动，角速度相等，即ωB＝ωC，由向心加速度公式an＝ω2r，因为OC>OB，故B、C两点的向心加速度大小关系为aC>aB，故A、B错误，D正确；由线速度与角速度关系v＝ωr，可知vC>vB，故C错误。 7．选A　对小球根据牛顿第二定律可知T＝m1ω2R1＝m2ω2R2，则m1R1＝m2R2，若m1大于m2，则R1小于R2，选项A正确，B错误；绳子的张力T＝m1ω2R1<m1ω2l，T＝m2ω2R2<m2ω2l，选项C、D错误。 8．选D　设电动马达转速为n0，则将电动马达传动轴与到B轮插销连接时，B轮的角速度为ωB＝2πn0，由于B、C轮边缘线速度大小相等，则有v＝ωBR＝ωC·3R，即2πn0·R＝2πn·3R，可得n0＝3n；若将电动马达传动轴与到C轮插销连接，则C轮的角速度为ω′C＝2πn0，由于B、C轮边缘线速度大小相等，则有v′＝ω′BR＝ω′C·3R，即2πnB·R＝2πn0·3R，解得B轮转速为nB＝3n0＝9n，故选D。 9．选B　托辊和滚筒边缘属于同传送带转动，线速度相等，做圆周运动的半径不同，则角速度不相同，故A错误；已知O′B>OA，根据a＝可知，A点加速度大于B点加速度，故B正确；根据v＝rω可知，滚筒上与O′距离为R处点的角速度与B点角速度相等，而与A点角速度不相等，根据加速度公式a＝rω2，可知滚筒上与O′距离为R处点的加速度与A点加速度大小不相同，故C错误；根据线速度与转速的关系有v＝r×2πn可知，滚筒和托辊转速之比为1∶3，故D错误。 10．选C　A、B、C点均绕O点做圆周运动，所以A、B两点的角速度大小相等，线速度大小不相等，故A错误；B点以O点为圆心，以OB为半径做圆周运动，速度方向垂直OB；同理C点以O点为圆心，以OC为半径做圆周运动，速度方向垂直OC，所以B、C两点的线速度方向不同，故B错误；因为OC垂直于BC，所以C点的线速度方向沿CB方向，故C正确；由几何知识可知A、B、C三点中，B点距离O点最远，根据an＝rω2可知，B点的向心加速度最大，故D错误。 11．解析：(1)B点运动轨迹的圆心为其所在纬度与地轴的交点，根据线速度与角速度的关系可得ω＝＝＝ rad/s。 (2)A点运动轨迹的圆心为地心O，根据向心加速度和角速度的关系可得an＝ω2R＝4 m/s2。 答案：(1) rad/s　(2)4 m/s2 $