题目内容

20.如图所示,在固定的圆锥形漏斗的光滑内壁上,有两个小物块A和B,质量分别为mA和mB,它们分别紧贴漏斗的内壁.在不同的水平面上做匀速圆周运动,则以下叙述正确的是(  )
A.不论A、B质量关系如何,物块A的线速度始终大于物块B的线速度
B.只有当mA<mB,物块A的角速度才会大于物块B的角速度
C.不论A、B质量关系如何,物块A对漏斗内壁的压力始终大于物块B对漏斗内壁的压力
D.不论A、B质量关系如何,物块A的周期始终大于物块B的周期

分析 两球在不同的水平面上做半径不同的匀速圆周运动,因为所受的重力与支持力分别相等,即向心力相同,由牛顿第二定律可以解得其线速度间、角速度间、周期间的关系.

解答 解:A、对A、B两球进行受力分析,两球均只受重力和漏斗给的支持力FN.如图所示.
设内壁与水平面的夹角为θ.
根据牛顿第二定律有:mgtanθ=$m\frac{{v}^{2}}{r}$
则v=$\sqrt{grtanθ}$,半径大的线速度大,所以A的线速度大于B的线速度,与质量无关.故A正确;
B、根据ω=$\frac{v}{r}=\sqrt{\frac{gtanθ}{r}}$,知半径越大,角速度越小,所以A的角速度小于B的角速度,与质量无关.故B错误;
C、支持力${F}_{N}=\frac{mg}{cosθ}$,与物体的质量成正比,根据牛顿第三定律可知,物体对漏斗的压力也是与物体的质量成正比..故C错误;
D、根据T=$\frac{2π}{ω}$得,角速度越大,周期越小,所以A的周期大于B的周期,与质量无关.故D正确.
故选:AD.

点评 对物体进行受力分析,找出其中的相同的量,再利用圆周运动中各物理量的关系式分析比较,能较好的考查学生这部分的基础知识的掌握情况.

练习册系列答案
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10.某实验小组欲探究光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量及斜面倾角是否有关系.实验室提供如下器材:
A、表面光滑的长木板        B、可叠放钩码的小车
C、秒表                    D、方木块(用于垫高木板)
E、质量为m的钩码若干个    F、米尺
该研究小组采用控制变量法进行实验探究,即:
(一)在保持斜面倾角不变时,探究加速度与质量的关系.
实验时,可通过在小车中放入钩码来改变物体质量,通过测出木板长L和小车由斜面顶端静止开始滑至底端所用时间t,可求得物体的加速度a=$\frac{2L}{{t}^{2}}$,他们通过分析实验数据发现:在误差范围内,质量改变之后,物体下滑所用时间可认为不改变.由此得出结论:光滑斜面上物体下滑的加速度与物体质量无关.
(二)在物体质量不变时,探究加速度与倾角的关系.
实验时,通过改变方木块垫放位置来改变长木板倾角,由于没有量角器,该小组通过测量木板长L和测量出长木板顶端到水平面的高度h求出倾角α的正弦值sinα=$\frac{h}{L}$.下表是他们的实验数据.
次数l2345
L(m)1.001.001.001.001.00
h(m)0.100.200.300.400.50
t(s)1.441.020.830.710.64
sinα0.100.200.30     0.400.50
a(m/s20.971.922.903.974.88
(1)请将表格补充完整并在方格纸内画出a-sinα图线.
(2)分析a-sinα图线得出的结论是:光滑斜面上物体下滑的加速度斜面倾角的正弦值成正比
(3)利用a-sinα图线求出当地的重力加速度g=9.8 m/s2.(结果保留两位有效数字)

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