二、非选择题
9.观察自行车的主要传动部件,了解自行车是怎样用链条传动来驱动后轮前进的,如图,是链条传动的示意图,两个齿轮俗称"牙盘".试分析并讨论:
(1)同一齿轮上各点的线速度、角速度是否相同?
(2)两个齿轮相比较,其边缘的线速度是否相同?角速度是否相同?转速是否相同?
(3)两个齿轮的转速与齿轮的直径有什么关系?你能推导出两齿轮的转速n1、n2与齿轮的直径d1、d2的关系吗?
解析:(1)同一齿轮上各点绕同一轴转动,因而各点的角速度相同.但同一齿轮上各点,因到转轴的距离不同,由v=rω知,其线速度不同.
(2)自行车前进时,链条不会脱离齿轮打滑,因而两个齿轮边缘的线速度必定相同.但两个齿轮的直径不同,根据公式v=rω可知,两个齿轮的角速度不同,且角速度与半径成反比.由角速度ω和转速n存在关系:ω=2πn,两齿轮角速度不同,转速当然也不同.
(3)因两齿轮边缘线速度相同,而线速度和角速度的关系是:v=rω,ω=2πn,故2πn1R1=2πn2R2,即n1d1=n2d2,转速与直径成反比.
答案:见解析
10.如图所示,半径为R的圆轮在竖直面内绕O轴匀速转动,O轴离地面高为2R,轮上a、b两点与O点连线相互垂直,a、b两点均粘有一小物体,当a点转至最低位置时,a、b两点处的小物体同时脱落,经过相同时间落到水平地面上.
(1)试判断圆轮的转动方向.
(2)求圆轮转动的角速度的大小.
解析:(1)由题意知,a、b两点处的物体脱离圆轮后在空中的运动时间相等,因hb>ha,所以脱离时b点处物体的速度应竖直向下,即圆轮的转动方向为逆时针.
(2)a、b两点处的物体脱落前分别随圆盘做匀速圆周运动v0=ωR①
脱落后a点处物体做平抛运动
ha=gt2=R②
b点处物体做竖直下抛运动
hb=v0t+gt2=2R③
联立以上方程得ω=.
答案:(1)逆时针 (2)
☆11.如图所示,小球A在光滑的半径为R的圆形槽内做匀速圆周运动,当它运动到图中的a点时,在圆形槽中心O点正上方h处,有一小球B沿Oa方向以某一初速度水平抛出,结果恰好在a点与A球相碰,求:
(1)B球抛出时的水平速度多大?
(2)A球运动的线速度最小值为多大?
解析:(1)小球B做平抛运动,其在水平方向上做匀速直线运动,设小球B的水平速