《2025年创新设计高考总复习物理人教版》

例1（2024·安徽滁州高三期末）在我国东北地区严寒的冬天，人们经常玩一项“泼水成冰”的游戏，具体操作是把一杯开水沿弧线均匀快速地泼向空中，图1甲所示是某人玩“泼水成冰”游戏的瞬间，可抽象为如图乙所示的模型，泼水过程中杯子的运动可看成匀速圆周运动，人的手臂伸直，在0.5 s内带动杯子转动了210°，人的臂长约为0.6 m，则泼水过程中 （ ）

A.杯子沿顺时针方向运动
B.$P$位置飞出的小水珠初速度沿1方向
C.杯子运动的角速度大小为$\frac{7\pi}{3}$ rad/s
D.杯子运动的线速度大小约为$\frac{7\pi}{10}$ m/s

答案： 例1 C [由图乙中做离心运动的轨迹可知，杯子的旋转方向为逆时针方向，P位置飞出的小水珠初速度沿2方向，故A、B错误；杯子旋转的角速度为$\omega=\frac{\Delta\theta}{\Delta t}$，代入数据得$\omega=\frac{7\pi}{3}$rad/s，故C正确；杯子旋转的轨迹半径约为0.6m，则线速度大小为$v = \omega R=\frac{7\pi}{5}$m/s，故D错误。]

例2 如图2是一种新概念自行车，它没有链条，共有三个转轮，$A$、$B$、$C$转轮半径依次减小。轮$C$与轮$A$啮合在一起，骑行者踩踏板使轮$C$动，轮$C$驱动轮$A$转动，从而使得整个自行车沿路面前行，轮胎不打滑。下列说法正确的是 （ ）

A.转轮$A$、$C$转动方向相同，转轮$A$、$B$转动方向不相同
B.转轮$A$、$B$、$C$角速度之间的关系是$\omega_{A}＜\omega_{B}＜\omega_{C}$
C.转轮$A$、$B$、$C$边缘线速度之间的关系是$v_{A}=v_{B}＞v_{C}$
D.转轮$A$、$B$、$C$边缘向心加速度之间的关系是$a_{A}＞a_{B}＞a_{C}$

答案： 例2 B [由于A、C啮合在一起，转动方向相同，转轮A、B向着同一方向运动，故转动方向相同，故A错误；由$\omega=\frac{v}{r}$可知，在线速度相等的情况下，半径越小角速度越大，故B正确；自行车运动过程中，前后轮A、B的线速度相等，由于A、C啮合在一起，A、C线速度也相等，有$v_{A}=v_{B}=v_{C}$，又$r_{A}＞r_{B}＞r_{C}$，根据$a=\frac{v^{2}}{r}$可得$a_{A}＜a_{B}＜a_{C}$，故C、D错误。]