好题天天解——(可下载)分享一道数学、物理都要考的典型试题
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数学、物理一家亲,有些物理问题在数学中也是重要问题,这些问题在数学、物理试卷上都会出现。
题目一、2011年江西省普通高中招生考试理科数学第10题:
10.如右图,一个直径为l的小圆沿着直径为2l的大圆内壁的逆时针方向滚动,M和N是小圆的一条固定直径的两个端点。那么,当小圆这样滚过大圆内壁的一周,点M、N在大圆内所绘出的图形大致是

A.
B.
C.
D.
【答案】A
【知识点】圆的弧长、面积、圆心角等计算、轨迹问题——直线
【详解】如图:

如图,取小圆上一点B,连接OB并延长交大圆O于点B1,连接O0B,∠MOB=θ,
则在小圆O0中,
在大圆O中,
根据大圆的半径是小圆半径的2倍,可知OB1的中点O1是小圆转动一定角度后的圆心,且这个角度恰好是θ,
综上可知小圆O0在大圆内壁上滚动,圆心转过θ角后的位置为点O1,小圆O0上的点B,恰好滚动到大圆上的B1也就是此时的小圆O1与大圆的切点.
而在小圆O1中,圆心角∠B1O1M1(M1是小圆O1与MO的交点)恰好等于2θ,
则
而点B1与点B其实是同一个点在不同时刻的位置,则可知点M1与点M是同一个点在不同时刻的位置.
由于θ的任意性,可知点M1(M)的轨迹是大圆水平的这条直径.类似的可知点N的轨迹是大圆竖直的这条直径。
故选A。
题目二、江苏南通(苏北七市)2026 年3月高三二模11题:
11、某人形机器人关节模组中传动机构的简化模型如图所示,大齿轮固定不动,圆心为O,小齿轮的圆心为C,P为小齿轮边缘上的一点,小齿轮始终紧贴大齿轮匀速滚动.小齿轮的直径与大齿轮的半径相等,则( A )
A.图示时刻点P的速度方向指向 O
B.图示时刻点P的加速度方向指向 C
C.点P的运动周期是点C的两倍
D.PO之间的距离越小,点P的加速度越大

答案:A
解析:
在本试题中,点P的位置具有任意性,但当小齿轮紧贴大齿轮滚动时点P的轨迹形状是确定的。所以,可以选在点P接触大齿轮时为计时起点,如下图所示(经过时间t,小齿轮滚过了一段弧长)。

设大齿轮半径为2R,小齿轮半径为R,小齿轮匀速滚动的角速度为ω,由于两齿轮间始终接触并且不打滑,所以经过一段时间t的弧长相等,可知β=2α,所以P点轨迹是直线,且P点到O的距离满足
xOP=2Rcosωt,
故点P做简谐运动,其中心位置在O。点C的轨迹是圆周,并且点C与电P的周期相等,所以选项BCD都错误。
答案选A。

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