2021版高考物理一轮复习第四章抛体运动与圆周运动万有引力与航天3圆周运动及其应用创新练1含解析

在高中物理的学习中，圆周运动是一个非常重要的概念，它涉及到物体沿着圆形路径运动的规律。这个主题在高考物理复习中占据着核心地位，尤其是在一轮复习阶段，学生需要深入理解和掌握相关知识。圆周运动不仅理论性强，而且具有很强的实际应用性，例如在科技馆的科普器材中就常常能看到它的身影。 题目中的实例是一个匀速率的传动装置，包括一个大齿轮和三个等大的小齿轮。关键在于理解齿轮传动的基本原理：当两个齿轮啮合时，它们的接触点处线速度是相等的。这意味着，无论齿轮大小如何，两个齿轮的齿在接触瞬间的相对速度为零，因此，大齿轮和小齿轮之间的转速和半径的关系可以通过线速度公式 v = ωr 来确定。 具体到这个例子，大齿轮的半径是小齿轮的3倍，所以当大齿轮以一定的角速度顺时针匀速转动时，小齿轮必须以3倍的角速度逆时针转动才能保持接触点的线速度相等。然而，由于小齿轮的齿很小，每个齿的线速度虽然在数值上相等，但由于方向的不同，每个齿的线速度并不相同（因为速度是矢量，包含大小和方向）。所以，选项A错误，选项C正确。 对于向心加速度，它由公式 a = v²/r 给出，与线速度的平方和半径成正比，反比于半径。既然线速度v相等，大齿轮的半径是小齿轮的3倍，那么大齿轮每个齿的向心加速度大小应该是小齿轮的1/3，因此选项D也是错误的。 在【补偿训练】部分，我们遇到了另一个传动问题，涉及三个轮子的角速度关系。同样，由于靠摩擦传动，所有轮子边缘的线速度保持一致。如果已知甲轮的角速度为ω1，半径为r1，丙轮的角速度为ω3，半径为r3，我们可以利用 v1 = ω1r1 和 v3 = ω3r3 的关系来解题。因为 v1 = v3，可以得出 ω3r3 = ω1r1，从而推导出 ω3 = 。这对应于选项A。 总结一下，本题考察了以下知识点： 1. 圆周运动的基本概念，包括线速度v、角速度ω和向心加速度a。 2. 齿轮传动原理，即齿轮接触点的线速度相等。 3. 线速度、角速度和半径之间的关系 v = ωr，以及向心加速度 a = v²/r。 4. 通过这些关系解决实际问题，如计算不同齿轮的角速度。 这些知识对于理解物体在圆周路径上的运动行为至关重要，是高考物理中必考的要点，也是提升科学素养的重要部分。学生应通过大量练习来巩固这些概念，并学会运用它们解决实际问题。