高中物理同轴皮带相关试题及解析答案

高中物理同轴皮带相关试题及解析答案

一、单选题

1.在研究同轴皮带传动系统时，若主动轮转速为n1，半径为r1，从动轮转速为n2，半径为r2，则下列关系正确的是（）（2分）A.n1r1=n2r2B.n1r2=n2r1C.n1/n2=r1/r2D.n1+n2=r1+r2【答案】A【解析】根据同轴皮带传动系统的线速度相等原理，v1=v2，即n1r1=n2r

22.同轴皮带传动系统中，若主动轮半径是从动轮半径的2倍，则主动轮转速是从动轮转速的（）（2分）A.2倍B.1/2C.1/4D.4倍【答案】B【解析】根据n1r1=n2r2，若r1=2r2，则n1=n2/

23.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的角速度关系为（）（2分）A.ω1=ω2B.ω1ω2C.ω1ω2D.无法确定【答案】A【解析】角速度ω=转速n×2π，由于线速度相等，所以角速度也相等

4.在同轴皮带传动系统中，若主动轮受到的驱动力为F1，从动轮输出的力为F2，则下列关系正确的是（）（2分）A.F1=F2B.F1F2C.F1F2D.无法确定【答案】A【解析】在同轴传动中，力的大小相等，方向相反

5.同轴皮带传动系统中，若主动轮的功率为P1，从动轮的功率为P2，则下列关系正确的是（）（2分）A.P1=P2B.P1P2C.P1P2D.无法确定【答案】A【解析】功率P=力F×线速度v，由于力和速度都相等，所以功率也相等

6.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的转动方向（）（2分）A.相同B.相反C.可能相同可能相反D.无关【答案】A【解析】在同轴传动中，主动轮和从动轮的转动方向相同

7.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的机械效率（）（2分）A.主动轮高B.从动轮高C.相等D.无关【答案】C【解析】在同轴传动中，机械效率相等

8.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的动能关系为（）（2分）A.EK1=EK2B.EK1EK2C.EK1EK2D.无法确定【答案】A【解析】动能EK=1/2×m×v^2，由于质量和速度都相等，所以动能也相等

9.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的动量关系为（）（2分）A.p1=p2B.p1p2C.p1p2D.无法确定【答案】A【解析】动量p=m×v，由于质量和速度都相等，所以动量也相等

10.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的转动惯量关系为（）（2分）A.I1=I2B.I1I2C.I1I2D.无法确定【答案】D【解析】转动惯量取决于物体的质量分布，由于质量分布可能不同，所以转动惯量可能不同

二、多选题（每题4分，共20分）

1.同轴皮带传动系统中，下列哪些是正确的？（）A.线速度相等B.角速度相等C.转速成反比D.力的大小相等E.转动方向相同【答案】A、B、D、E【解析】同轴皮带传动系统中，线速度相等，角速度相等，力的大小相等，转动方向相同

2.同轴皮带传动系统中，下列哪些是错误的？（）A.功率不相等B.动能不相等C.动量不相等D.机械效率相等E.转速成正比【答案】A、B、C、E【解析】同轴皮带传动系统中，功率相等，动能相等，动量相等，机械效率相等，转速成反比

三、填空题

1.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的转速关系为______，角速度关系为______，力的大小关系为______（4分）【答案】成反比；相等；相等

2.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的转动方向______，机械效率______（4分）【答案】相同；相等

3.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的线速度关系为______，动能关系为______（4分）【答案】相等；相等

四、判断题

1.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的功率一定相等（）（2分）【答案】（√）【解析】在同轴传动中，功率P=力F×线速度v，由于力和速度都相等，所以功率也相等

2.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的转动惯量一定相等（）（2分）【答案】（×）【解析】转动惯量取决于物体的质量分布，由于质量分布可能不同，所以转动惯量可能不同

3.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的转速一定成反比（）（2分）【答案】（√）【解析】根据n1r1=n2r2，若r1≠r2，则n1和n2成反比

4.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的力的大小一定相等（）（2分）【答案】（√）【解析】在同轴传动中，力的大小相等，方向相反

5.同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮的机械效率一定相等（）（2分）【答案】（√）【解析】在同轴传动中，机械效率相等

五、简答题

1.简述同轴皮带传动系统的基本原理（4分）【答案】同轴皮带传动系统通过皮带连接主动轮和从动轮，使两者同步转动基本原理是线速度相等，即主动轮和从动轮边缘的线速度相等由于角速度ω=线速度v/半径r，所以角速度也相等同时，由于力的大小相等，所以功率和动能也相等

2.简述同轴皮带传动系统中的能量传递过程（4分）【答案】同轴皮带传动系统中的能量传递过程如下主动轮通过皮带传递力给从动轮，使从动轮转动在这个过程中，能量从主动轮传递到从动轮，由于力和速度都相等，所以功率和动能也相等机械效率相等，说明能量传递过程中没有明显的能量损失

六、分析题

1.分析同轴皮带传动系统中的力学关系（10分）【答案】在同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮通过皮带连接，使两者同步转动力学关系主要体现在以下几个方面

（1）线速度相等由于皮带传动，主动轮和从动轮边缘的线速度相等，即v1=v2

（2）角速度相等由于线速度相等，即v1=v2，且角速度ω=线速度v/半径r，所以角速度也相等，即ω1=ω2

（3）力的大小相等由于皮带传动，主动轮和从动轮受到的力的大小相等，即F1=F2

（4）功率相等功率P=力F×线速度v，由于力和速度都相等，所以功率也相等，即P1=P2

（5）机械效率相等由于能量传递过程中没有明显的能量损失，所以机械效率相等

2.分析同轴皮带传动系统中的运动学关系（10分）【答案】在同轴皮带传动系统中，主动轮和从动轮通过皮带连接，使两者同步转动运动学关系主要体现在以下几个方面

（1）转速成反比根据n1r1=n2r2，若r1≠r2，则n1和n2成反比

（2）角速度相等由于线速度相等，即v1=v2，且角速度ω=线速度v/半径r，所以角速度也相等，即ω1=ω2

（3）转动方向相同由于皮带传动，主动轮和从动轮的转动方向相同

（4）线速度相等由于皮带传动，主动轮和从动轮边缘的线速度相等，即v1=v2

（5）动能相等动能EK=1/2×m×v^2，由于质量和速度都相等，所以动能也相等

七、综合应用题

1.某同轴皮带传动系统中，主动轮半径为

0.2m，转速为1200r/min，从动轮半径为

0.4m求从动轮的转速和角速度（20分）【答案】

（1）根据n1r1=n2r2，求从动轮的转速n2n1=1200r/min，r1=

0.2m，r2=

0.4mn2=n1×r1/r2=1200×

0.2/

0.4=600r/min

（2）求从动轮的角速度ω2ω2=2πn2/60=2π×600/60=20πrad/s所以，从动轮的转速为600r/min，角速度为20πrad/s

2.某同轴皮带传动系统中，主动轮受到的驱动力为200N，主动轮和从动轮的半径分别为

0.1m和

0.2m求从动轮输出的力和系统的机械效率（25分）【答案】

（1）求从动轮输出的力F2由于力的大小相等，所以F2=F1=200N

（2）求系统的机械效率η机械效率η=输出功率/输入功率=输出力F2×输出速度v2/输入力F1×输入速度v1由于线速度相等，即v1=v2，所以η=F2/F1=200/200=1=100%所以，从动轮输出的力为200N，系统的机械效率为100%。