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题型:填空题
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填空题

如图所示,A、B、C三个物体放在旋转的水平圆盘面上,物体与盘面间的最大静摩擦力均是其重力的k倍,三个物体的质量分别为2m、m、m,它们离转轴的距离分别为R、R、2R.当圆盘匀速转动时,A、B、C三个物体相对圆盘静止,当圆盘转速增大时,ABC滑动的顺序是:______

正确答案

C最先,AB同时

解析

解:物块恰好要发生滑动时最大静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律:kmg=mω2r,

得:ω=

可见半径越大,物体开始滑动时的临界角速度越小,故C最先开始滑动,AB同时开始滑动;

故答案为:C最先,AB同时.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,两个质量相同的小球用长度不等的细线拴在同一点,并在同一水平面内做匀速圆周运动,则它们的(  )

A角速度大小相同

B线速度的大小相等

C向心加速度的大小相等

D向心力的大小相等

正确答案

A

解析

解:对其中一个小球受力分析,如图,受重力,绳子的拉力,由于小球做匀速圆周运动,故合力提供向心力;

将重力与拉力合成,合力指向圆心,由几何关系得,合力:F=mgtanθ ①;

由向心力公式得到,F=mω2r ②;

设球与悬挂点间的高度差为h,由几何关系,得:r=htanθ ③;

由①②③三式得,ω=,与绳子的长度和转动半径无关,故A正确;

由v=ωr,两球转动半径不等,线速度不等,故B错误;

由a=ω2r,两球转动半径不等,向心加速度不等,故C错误;

由F=mω2r,两球转动半径不等,向心力不等,故D错误;

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

如图1所示,用一根长为l=1m的细线,一端系一质量为m=1kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=37°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为T.求(取g=10m/s2,结果可用根式表示):

(1)若要小球离开锥面,则小球的角速度ω0至少为多大?

(2)若细线与竖直方向的夹角为60°,则小球的角速度ω‘为多大?

(3)细线的张力T与小球匀速转动的加速度ω有关,请在图2坐标纸上画出ω的取值范围在0到ω'之间时的T-ω2的图象(要求标明关键点的坐标值).

正确答案

解:(1)小球刚要离开锥面时的速度,此时支持力为零,根据牛顿第二定律得:

(2)若细线与竖直方向的夹角为60°时,小球离开锥面,由重力和细线拉力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:

  mgtan60°=mω′2lsin60°

得,ω′===2rad/s

(3)a.当ω1=0时  T1=mgcosθ=8N,标出第一个特殊点坐标( 0,8N);

b.当0<ω<时,根据牛顿第二定律得:

 

得,

时,T2=12.5N  标出第二个特殊点坐标[12.5(rad/s)2,12.5N];

c.当时,小球离开锥面,设细线与竖直方向夹角为β

 

时,T3=20N

标出第三个特殊点坐标[20(rad/s)2,20N].

画出T-ω2图象如图所示.

答:

(1)若要小球离开锥面,则小球的角速度ω0至少为rad/s.

(2)若细线与竖直方向的夹角为60°,则小球的角速度ω′为2rad/s.

(3)T-ω2的图象如上所示.

解析

解:(1)小球刚要离开锥面时的速度,此时支持力为零,根据牛顿第二定律得:

(2)若细线与竖直方向的夹角为60°时,小球离开锥面,由重力和细线拉力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:

  mgtan60°=mω′2lsin60°

得,ω′===2rad/s

(3)a.当ω1=0时  T1=mgcosθ=8N,标出第一个特殊点坐标( 0,8N);

b.当0<ω<时,根据牛顿第二定律得:

 

得,

时,T2=12.5N  标出第二个特殊点坐标[12.5(rad/s)2,12.5N];

c.当时,小球离开锥面,设细线与竖直方向夹角为β

 

时,T3=20N

标出第三个特殊点坐标[20(rad/s)2,20N].

画出T-ω2图象如图所示.

答:

(1)若要小球离开锥面,则小球的角速度ω0至少为rad/s.

(2)若细线与竖直方向的夹角为60°,则小球的角速度ω′为2rad/s.

(3)T-ω2的图象如上所示.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,将完全相同的两个小球A、B,用长L=0.4m的细绳悬于以v=2m/s向右匀速运动的小车顶部,两球与小车前后壁接触,由于某种原因,小车突然停止运动,此时悬线的拉力之比FB:FA为(g=10m/s2)(  )

A1:1

B1:2

C1:3

D1:4

正确答案

C

解析

解:设小球的质量都是m,对A球有:FA-mg=m

解得:FA=mg+m=10m+20m=30m.

对B球有:FB=mg=10m.

所以FB:FA=1:3.

故选:C.

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题型:填空题
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填空题

A、B两物体都做匀速圆周运动,A的质量是B质量的一半,A的轨道半径是B轨道半径的一半,当A转过60°角的时间内,B转过45°角,则A物体的向心力与B物体的向心力之比为______

正确答案

4:9

解析

解:当A转过60°角时时间内,B转过了45°角,知角速度之比ωA:ωB=4:3.根据知,向心力之比FA:FB=4:9.

故答案为:4:9

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