2πmT-3
解析:粒子做圆周运动的周期T==0.02 s,则5×10 s=,在B变化的一个周
qB4期内粒子的运动轨迹如图所示(假设粒子从M点运动到N点).平均速度v==
x22r=
tT2
22mv0
v22qB22v0
×=,所以=,C对. qBπmπv0π
答案:C
二、非选择题
1、图11中工人在推动一台割草机,施加的力大小为100N,方向与水平地面成30°角斜向下,g取10m/s.
2
图11
(1)若割草机重300N,则它作用在地面上向下的压力为多大?
(2)若工人对割草机施加的作用力与图示反向,力的大小不变,则割草机作用在地面上向下的压力又为多大?
(3)割草机割完草后,工人用最小的拉力拉它,使之做匀速运动,已知这个最小拉力为180N,则割草机与地面间的动摩擦因数μ及最小拉力与水平方向夹角α为多少?
答案 (1)350N (2)250N (3)0.75 37°
解析 工人对割草机施加的作用力沿竖直方向的分力为50N. (1)当工人斜向下推割草机时,在竖直方向上有:
FN1=G+Fsin30°
解得:FN1=350N.
所以当α+φ=90°,即tanα=μ时,F有最小值:
μG 2
1+μ代入数据可得:μ=0.75,α=37°.
2、如图9所示,虚线圆的半径为R,AC为光滑竖直杆,AB与BC构成直角的L形轨道,
Fmin=
小球与AB、BC轨道间的动摩擦因数均为μ,A、B、C三点正好是圆上三点,而AC正好为该圆的直径,AB与AC的夹角为α.如果套在AC杆上的小球自A点静止释放,分别沿ABC轨道和AC直轨道运动,忽略小球滑过B处时的能量损耗.求:
图9
(1)小球在AB轨道上运动的加速度; (2)小球沿ABC轨道运动到达C点时的速率;
(3)若AB、BC、AC轨道均光滑,如果沿ABC轨道运动到达C点的时间与沿AC直轨道运动到达C点的时间之比为5∶3,求α的正切值.
答案 (1)gcosα-μgsinα (2)2gR-μgRsin2α (3)2.4
2
mg·2Rcos2α=mvB
1
2
解得:vB=2gRcosα
且依等时圆,tAB=t,则B到C的时间为:
tBC=t-t=t=
532343R g以后沿BC直导轨运动的加速度为:
a′=gsinα,且BC=2Rsinα
12
故2Rsinα=vBtBC+a′tBC
2代入数据得:tanα=2.4.