1.選A P、Q兩點都是繞地軸做勻速圓周運動,角速度相等,即ωP=ωQ,選項A對。根據(jù)圓周運動線速度v=ωR,P、Q兩點到地軸的距離不等,即P、Q兩點圓周運動線速度大小不等,選項B錯。Q點到地軸的距離遠,圓周運動半徑大,線速度大,選項C錯。P、Q兩物體均受到萬有引力和支持力作用,二者的合力是圓周運動的向心力,我們把與支持力等大反向的平衡力即萬有引力的一個分力稱為重力,選項D錯。
2.選C ,a1=ω12r,ma1=μmg;μg=ω12r。P輪邊緣也恰能靜止,μg=ω2R=2ω2r。ωR=ω2r=,A、B;ma=μmg,=,C正確,D。
3.選C A、C角速度相等,由a=ω2R可知aAaC=18。A、B線速度相等,由a=可知,aAaB=41,所以aAaB∶aC=41∶32,選項C正確。
4.選C 本題聯(lián)系實際考查圓周運動、向心力知識。軌道不受側向擠壓時,軌道對列車的作用力就只有彈力,重力和彈力的合力提供向心力,根據(jù)向心力公式mgtan θ=m,得v=,C正確。
5.選AC 繩子拉力提供圓周運動向心力,繩子長度即圓周運動半徑。轉速相同即周期和角速度相同,繩子拉力提供向心力即F=mlω2,繩子越長向心力越大即繩子拉力越大,越容易斷,選項A對B錯。線速度大小相等時,則有向心力即繩子拉力F=,繩子越長拉力越小,越不容易斷,C對D錯。
6.選AC 對任一小球研究。設細線與豎直方向的夾角為θ,豎直方向受力平衡,則
Tcos θ=mg,
解得T=。
所以細線L1和細線L2所受的拉力大小之比==,故A正確。
小球所受合力的大小為mgtan θ,根據(jù)牛頓第二定律得mgtan θ=mLsin θ·ω2,
得ω2=。兩小球Lcos θ相等,所以角速度相等,故B錯誤。
小球所受合力提供向心力,則向心力為F=mgtan θ,
小球m1和m2的向心力大小之比為:
==3,故C正確。
兩小球角速度相等,質量相等,由合外力提供向心力,有F=mgtan θ=mωv,則小球m1和m2的線速度大小之比為==3,故D錯誤。
7.選A v,mg=m;2v,F(xiàn),2Fcos 30°+mg=m;F=mg,A正確。
8.選BC 在光滑圓形管道的最高點,小球的速度可以等于零,A錯誤,B正確;在ab線以下時,外側管壁對小球的彈力要提供向心力,而在ab線以上,當速度較小時,小球要擠壓內側管壁,故C正確,D錯誤。
9.選B 因為軌道光滑,所以小滑塊與軌道之間沒有摩擦力。小滑塊在A點時,與軌道的作用力在豎直方向上,水平方向對軌道無作用力,所以軌道相對于地面沒有相對運動趨勢,即摩擦力為零;當小滑塊的速度v=時,對軌道的壓力為零,軌道對地面的壓力N=Mg,當小滑塊的速度v>時,對軌道的壓力向上,軌道對地面的壓力N
10.選C 物體隨圓盤做圓周運動,運動到最低點時最容易滑動,因此物體在最低點且剛好要滑動時的轉動角速度為最大值,這時,根據(jù)牛頓第二定律可知,μmgcos 30°-mgsin 30°=mrω2,求得ω=1.0 rad/s,C項正確,A、B、D項錯誤。
11.解析:(1)物品先在傳送帶上做初速度為零的勻加速直線運動:a=μg=2.5 m/s2
x1==0.8 m
t1==0.8 s
之后,物品和傳送帶一起以速度v做勻速運動,則t2==4.6 s
所以t=t1+t2=5.4 s。
(2)物品在轉盤上所受的靜摩擦力提供向心力F=m解得:F=2 N。
答案:(1)5.4 s (2)2 N
12.解析:(1)物塊平拋:h=gt2;
t= =0.5 s
物塊離開滑道時的速度:v==2 m/s
拉動物塊的加速度,由牛頓第二定律:
F-μmg=ma1;得:a1=8 m/s2
撤去外力后,由牛頓第二定律:
-μmg=ma2;
得:a2=-2 m/s2
物塊加速獲得速度:v1=a1t1=4 m/s
則所需滑道的長度
L=x1+x2=a1t12+=4 m
(2)盤轉過一圈時落入,拉力時間最短;
盤轉過一圈時間:T==1 s;
物塊在滑道上先加速后減速,最終獲得:v=a1t1+a2t2
物塊滑行時間、拋出在空中時間與圓盤周期關系:t1+t2+t=T
由上兩式得:t1=0.3 s。
答案:(1)4 m (2)0.3 s