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4.如图所示,一轻杆上固定套着两个质量相同的小球A,B,一个在杆的一端,另一个在杆的中点,让杆绕杆的另一端O点在倒圆锥面内匀速转动,关于A、B两球,下列说法正确的是(  )
A.两球做圆周运动的角速度之比为1:2
B.两球做圆周运动的线速度之比为1:4
C.两球做圆周运动的向心力之比为1:2
D.杆对两球作用力之比为1:4

分析 由题可知,小球在水平面内做匀速圆周运动,合力提供向心力,即重力和杆子作用力的合力沿水平方向指向圆心.

解答 解:A、两个小球固定在同一个杆上,所以转动时的角速度一定是相等的.故A错误;
B、由几何关系可知,A与B的转动的半径之比为1:2,它们的角速度相等,根据:v=ωr可知,它们的线速度的比也是1:2.故B错误;
C、做圆周运动的向心力:F=mω2r,A与B的角速度相等,半径之比是1:2,所以向心力的比也是1:2.故C正确;
D、小球在水平面内做匀速圆周运动,受到重力与杆的作用力,合力沿水平方向,提供向心力所以合力:F=mω2r,向心力的比是1:2,即重力和杆对小球的作用力的合力也是1:2,方向指向圆心;它们的重力大小相等方向相同,所以杆对小球的作用力一定是大小不相等,但由于角速度的大小未知,不能判断出杆对两球作用力之比为1:4.故D错误.
故选:C

点评 解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律以及合成法分析.同时注意解决本题的关键知道杆子与绳子的区别,知道杆子对球的作用力不一定沿杆.

练习册系列答案
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14.如图所示,质量为m的木块静止地放在半径为R的半球体上,半球体与木块均处于静止状态,已知木块与半球体间的动摩擦因数为μ,木块与球心的连线与水平地面的夹角为θ,则下列说法正确的是(  )
A.地面对半球体的摩擦力方向水平向左
B.木块所受摩擦力大小为μmgcosθ
C.木块所受摩擦力大小为mgcosθ
D.木块对半球体的压力大小为mgsinθ

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15.利用下述装置“探究弹簧的弹性势能”,一轻质弹簧放置在光滑水平桌面上,弹簧左端固定,右端与一小球接触而不固连:弹簧处于原长时,小球恰好在桌面边缘,如图(a)所示.向左推小球,使弹簧压缩一段距离后由静止释放:小球离开桌面后落到水平地面.通过测量和计算,可求得弹簧被压缩后的弹性势能.回答下列问题:

(1)本实验中可认为,弹簧被压缩后的弹性势能Ep与小球抛出时的动能Ek相等.已知重力加速度大小为g.为求得Ek,至少需要测量下列物理量中的ABC(填正确答案标号).
A.小球的质量m
B.小球抛出点到落地点的水平距离s
C.桌面到地面的高度h
D.弹簧的压缩量△x
E.弹簧原长l0
(2)用所选取的测量量和已知量表示Ek,得Ek=$\frac{mg{s}^{2}}{4h}$.
(3)图(b)中的直线是实验测量得到的s~△x图线.从理论上可推出,如果m不变,h增加,s~△x图线的斜率会增大(填“增大”、“减小”或“不变”).由图(b)中给出的直线关系和Ek的表达式可知,Ep与△x的2次方成正比.

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12.如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线,普朗克常量h=6.63×10-34J•s,(直线与横轴的交点坐标4.31,与纵轴交点坐标0.5).由图可知,斜率表示普朗克常量h.该金属的极限频率为4.30×1014Hz,该金属的逸出功为2.86×10-19J,(结果保留三位有效数字)若用频率为5.5×1014HZ的光照射该种金属时,则对应的遏止电压应为0.5V.

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19.某同学利用图示装置测量小球平抛运动的初速度.其中斜槽固定在桌面上,一平整木板表面钉上白纸和复写纸,竖直立于斜槽右侧的水平地面上.进行如下操作:
①将斜槽轨道的末端调至水平;
②小球从挡板处静止释放,撞到木板后在白纸上留下痕迹A;
③将木板依次向右平移距离x,重复上述操作留下痕迹B、C;
④测得距离x=10.00cm,A、B间距离h1=5.02cm,B、C间距离h2=14.82cm.(取g=9.8m/s2
(1)保证斜槽末端水平的目的是保证小球每次做平抛运动.
(2)小球初速度的大小为1.00m/s.

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