【知识点详解】
1. **圆周运动的基本概念**:圆周运动是指物体沿着圆形路径进行的运动,其中关键的物理量包括线速度、角速度、周期、频率、向心加速度和向心力。线速度是物体沿圆周运动单位时间通过的弧长,公式为\( v = \omega r \),其中\( \omega \)是角速度,\( r \)是半径。角速度是单位时间内转过的角度,\( \omega = \frac{2\pi}{T} \),\( T \)是周期。
2. **匀速圆周运动**:匀速圆周运动中,物体的线速度和角速度是恒定的,但速度方向始终指向圆心,因此它具有向心加速度,其大小为\( a_c = \frac{v^2}{r} = \omega^2 r \)。
3. **转速与角速度的关系**:转速\( n \)表示单位时间内转过的圈数,\( n = \frac{\omega}{2\pi} \),所以角速度与转速成正比。
4. **选择题解析**:
- 第1题:根据题目,车轮转一圈前进的距离等于车轮周长,车速为120 km/h,换算为米/秒后可求出车轮的转速,答案是B。
- 第2题:子弹穿过圆筒留下两个弹孔,根据圆周运动的线速度和角度关系,可以求出子弹速度,答案是D。
- 第3题:匀速圆周运动中,角速度与半径无关,与周期成反比,与转速成正比,答案是C。
- 第4题:绳子断后,物体将沿切线方向做直线运动,答案是B。
- 第5题:质点3秒内的路程等于3倍周期的弧长,位移是矢量,由初位置指向末位置,答案是D。
- 第6题:皮带传动中,同一条皮带上点的速度相同,不同皮带边缘点的线速度与半径成正比,答案是D。
- 第7题:时针、分针、秒针的角速度之比与时间比例相反,答案是C。
- 第8题:子弹射击时,要考虑相对运动,子弹应瞄准目标左侧,答案是B。
5. **填空题解析**:
- 第9题:根据线速度定义和周期公式,可计算出线速度、周期和角速度。
- 第10题:同样利用线速度与角速度的关系计算角速度。
- 第11题:质点3秒内的路程是3倍周期的弧长,位移是向心运动的合成结果,通常是非零向径。
- 第12题:根据弧长与圆心角的比例,可以推导出周期、角速度和线速度的比例。
- 第13题:皮带传动装置中,三点的线速度、角速度和周期可通过半径的比例来确定。
6. **计算题**:具体解题过程需根据题目中的物理量和条件,运用圆周运动的相关公式进行计算,例如第14题,可能涉及雨伞旋转一周洒水的轨迹问题,需要考虑雨滴的离心运动。
这个练习主要涵盖了圆周运动的基本概念、相关物理量的计算以及实际应用,如汽车行驶、子弹射出、机械手表的工作原理、皮带传动设备的分析等,这些都是高中物理中曲线运动章节的重要内容。