用如图所示的装置来探究小球做圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系。两个变速轮塔通过皮带连接,转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动,槽内的钢球就做匀速圆周运动。横臂的挡板对钢球的压力提供向心力,钢球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降,从而露出标尺,标尺上的红白相间的等分格显示出两个钢球所受向心力的比值。
如图是探究过程中某次实验时装置的状态。
(1)在研究向心力的大小F与质量m关系时,要保持______相同。
A. ω和r B. ω和m C. m和r D. m和F
(2)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为1∶9,与皮带连接的两个变速轮塔的半径之比为_______。
A. 1∶3 B. 3∶1 C. 1∶9 D. 9∶1
如图所示,蜘蛛在地面和竖直墙壁间结网,蛛丝AB与水平地面之间的夹角为45°,A到地面的距离为1 m,已知重力加速度g取10 m/s2,空气阻力不计,若蜘蛛从竖直墙上距地面0.8 m的C点以水平速度v0跳出,要到达蛛丝,水平速度v0至少为( )
A. 1 m/s B. 2 m/s
C. 3.5 m/s D. 1.5 m/s
如图所示,半圆形轨道竖直放置,在轨道水平直径的两端,先后以速度v1、v2水平抛出a、b两个小球,两球均落在轨道上的P点,OP与竖直方向所成夹角θ=30°。设两球落在P点时速度与竖直方向的夹角分别为α、β,则
A. v2=2v1
B. v2=3v1
C. tanα=3tanβ
D. b球落到P点时速度方向的反向延长线经过O点
如图所示,是自行车传动结构的示意图,其中Ⅰ是大齿轮,齿数为Z1,Ⅱ是小齿轮,齿数为Z2,Ⅲ是后车轮,半径为R,假设脚踏板的角速度为ω,则
A. 自行车前进的速度大小为ωZ2R/ Z1
B. 自行车前进的速度大小为ωZ1R/ Z2
C. 大齿轮、小齿轮、后车轮的角速度之比为Z2: Z1: Z1
D. 大齿轮、小齿轮、后车轮的线速度之比为Z1: Z1: Z2
如图所示,长为L的轻杆,一端固定一个质量为m的小球,另一端固定在水平转轴O上,杆随转轴O竖直平面内匀速转动,角速度为ω,某时刻杆对球的作用力恰好与杆垂直,则此时杆与水平面的夹角是( )
A. B. C. D.
某人划船横渡一条河,河水流速处处相同且恒定,船的划行速率恒定。已知此人过河最短时间为T1;若此人用最短的位移过河,则需时间为T2;已知船的划行速度大于水速。则船的划行速率与水流速率之比为( )
A. B. C. D.