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高中 | 描述圆周运动的物理量题目答案及解析如下,仅供参考!
必修2
第五章 曲线运动
5.4 圆周运动
描述圆周运动的物理量
如图所示,两根长度不同的细绳上系有两个完全相同的小球$a$、$b$,两球均在水平面内做同向的匀速圆周运动。细线上端系于同一点,与水平面夹角分别为$37^\circ$、$53^\circ$。某一时刻两球恰好位于同一竖直线上,则$(\qquad)$
$a$、$b$两球的线速度之比为$4:3$
","$a$、$b$两球的周期之比为$4:3$
","当两球再次转至同一竖直线,$a$球转过的角度为$8\\pi$
","当两球再次转至同一竖直线,$b$球转过的角度为$3\\pi$
"]$\rm A$、两球在同一竖直线上,两球做匀速圆周运动的半径$r$相等,小球受力如图所示
小球做匀速圆周运动,由牛顿第二定律得:$\dfrac{mg}{\tan\theta} =m\dfrac{v^{2}}{r}$
解得:$v= \sqrt{\dfrac{gr}{\tan\theta}}$
两球的线速度之比$\dfrac{v_{a}}{v_{b}}=\sqrt{\dfrac{\tan53{^\circ}}{\tan37{^\circ}}}=\dfrac{4}{3}$,故$\rm A$正确;
$\rm B$、小球做匀速圆周运动的周期$T= \dfrac{2\pi r}{v}$,两球做圆周运动的周期之比$\dfrac{T_{a}}{T_{b}}=\dfrac{v_{b}}{v_{a}}=\dfrac{3}{4}$,故$\rm B$错误;
$\rm CD$、当两球再次转至同一竖直线上时,$a$比$b$多转一圈,设需要的时间为$t$,则$\left(\dfrac{2\pi}{T_{a}}-\dfrac{2\pi}{T_{b}}\right)t=2\pi$,解得:$t=3T_{b}=4T_{a}$,
当两球再次转至同一竖直线时,$a$球转过的圆心角$\theta_{a}=8\pi$,$b$转过的圆心角$\theta_{b}=6\pi$,故$\rm C$正确,$\rm D$错误。
故选:$\rm AC$。
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