1、选择题 关于向心加速度的物理意义,下列说法中正确的是( ? )
A.它描述的是线速度方向变化的快慢
B.它描述的是线速度大小变化的快慢
C.它描述的是向心力变化的快慢
D.它描述的是角速度变化的快慢
参考答案:A
本题解析:
本题难度:简单
2、简答题 铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的,弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨高度差h的设计不仅与r有关,还取决于火车在弯道上的行驶速率.下面表格中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之相对应的轨道高度差h的几组数据.
弯道半径r(m) | 660 | 330 | 220 | 165 | 132 | 110 内外轨高度差h(m) 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
|
(1)根据表中数据,试导出h与r关系的表达式为______,并求出当r=440m时,h的设计值应为______.
(2)铁路建成后,火车通过弯道时,为保证绝对安全,要求内外轨道均不向车轮施加侧面压力,火车通过弯道时的向心力大小为mgtgθ.其中m为火车的质量,θ为路轨与水平面间的夹角.已知我国铁路内外轨的间距设计值L=1.5m,结合表中数据,算出我国火车的转弯速率v=______m/s.(计算时θ的正切值用正弦值来替代,保留一位小数.)
参考答案:(1)由表中数据可见:弯道半径r越小,内外轨高度差h越大.
? h与r成反比,即r?h=660×0.05=330×0.1=33
由?r?h=33,即h=33r
当r=440m时,h=33440m=0.075m.
?(2)转弯中,当内外轨对车轮均没有侧向压力时,火车的受力如图

由牛顿第二定律得mgtanα=mv2r
因为α很小,有tanα=sina=hL
则v=
本题解析:
本题难度:一般
3、计算题 一轻绳两端分别固定在一根竖直棒上相距为L=2.5m的A、B两点,一个质量为m=0.6kg的光滑小圆环套在绳子上,当竖直棒以一定的角速度转动时,圆环以A为圆心在水平面上作匀速圆周运动,(θ= 37°g=10m/s2)则

(1)此时轻绳上的张力大小等于多少?
(2)竖直棒转动的角速度为多大?
参考答案:(1) 10N?(2)3rad/s
本题解析:(1)如图根据BC水平,由数学知识确定半径的大小,然后受力分析列向心力公式方程.
(2)根据向心力公式以及竖直方向上合外力为零列方程可正确解答本问.
解:

(1)由方程可解得:
,又
故此时绳的拉力为10N.
(2)环C在水平面内做匀速圆周运动,由于环光滑,所以环两端绳的拉力大小相等.BC段绳水平时,环C做圆周运动的半径r=BC,
则有:
,解得:
?
环的受力如图所示,则:

解得:
?
点评:解决圆周运动问题的基本思路是:找圆心,确定半径,对研究对象正确进行受力分析,然后列向心力公式方程.
本题难度:一般
4、选择题 早在l9世纪,匈牙利物理学家厄缶就明确指出:“沿水平地面向东运动的物体对水平轨道的压力一定要减轻.”后来,人们常把这类物理现象称为“厄缶效应”.如图所示:设想在地球赤道附近的地平线上,有一列质量是M的列车,正在以速率v,沿水平轨道匀速向东行驶.已知:(1)地球的半径R(2)地球的自转周期T.如果仅考虑地球自转的影响时,火车对轨道的压力为N.在此基础上,又考虑到这列火车匀速相对地面又附加了一个线速度v做更快的圆周运动,并设此时火车对轨道的压力为N’,那么单纯地由于该火车向东行驶而引起火车对轨道压力减轻的数量(N一N’)为是( )
A.
B.M??v
C.M(+)
D.M(+)