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题型:简答题
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简答题

如图所示,在内壁光滑的平底试管内放一个质量为M的小球,试管的开口端加盖与水平轴0连接.试管底与O相距L0,试管在转轴带动下沿竖直平面做匀速转动.求:

(1)转轴的角速度达到多大时,试管底所受压力的最大值等于最小值的3倍.

(2)转轴的角速度满足什么条件时,会出现小球运动到最高点与试管底脱离接触的情况?

正确答案

解:(1)在最高点时对试管的压力最小,根据向心力公式有:

Nmin+Mg=Mω2L0在最低点时对试管的压力最大,根据向心力公式有:

Nmax-Mg=Mω2L0因为Nmax=3Nmin

所以解得:ω=

(2)当小球对试管的压力正好等于0时,小球刚好与试管分离,根据向心力公式得:

Mg=Mω02L0  解得:ω0=

所以当ω<时会脱离接触

答:(1)转轴的角速度达到时,试管底所受压力的最大值等于最小值的3倍;

(2)转轴的角速度满足ω<时会脱离接触

解析

解:(1)在最高点时对试管的压力最小,根据向心力公式有:

Nmin+Mg=Mω2L0在最低点时对试管的压力最大,根据向心力公式有:

Nmax-Mg=Mω2L0因为Nmax=3Nmin

所以解得:ω=

(2)当小球对试管的压力正好等于0时,小球刚好与试管分离,根据向心力公式得:

Mg=Mω02L0  解得:ω0=

所以当ω<时会脱离接触

答:(1)转轴的角速度达到时,试管底所受压力的最大值等于最小值的3倍;

(2)转轴的角速度满足ω<时会脱离接触

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题型: 单选题
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单选题

质量为m的杂技演员骑摩托车在竖直的固定圆轨道内侧做匀速圆周运动,下列说法正确的是(  )

A杂技演员在最高点时对座位的压力必须大于mg

B杂技演员在最低点时对座位的压力小于mg

C车在最高点时杂技演员处于倒坐状态没有保险带会掉下来

D杂技演员在最高点和最低点所受合力大小相等

正确答案

D

解析

解:A、杂技演员做匀速圆周运动,在最高点,由牛顿第二定律得:

mg+F=m

则座椅对演员的弹力F=m-mg,可得当v≥时,满足F≥mg,当<v<时,满足F<mg,故A错误.

B、杂技演员在最低点时,由F-mg=m,得:F=mg+m>mg,故B错误.

C、杂技演员在最高点,由mg+F=m得,当v≥时,F≥0,则没有保险带杂技演员处于倒坐状态也不会掉下来,故C错误.

D、杂技演员在最高点和最低点所受合力大小都等于向心力大小,为 F=m,大小相等,故D正确.

故选:D

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题型:简答题
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简答题

把一个小球用细线悬挂起来,就成为一个摆,摆长为l,最大偏角为θ.小球到达最低点的速度是多大?此时绳受到的拉力为多大?

正确答案

解:由最大偏角θ处下落,到最低点时,竖直的高度差是h=l(1-cosθ),由机械能守恒定律知:

mg(l-lcosθ)=

解得:

v=

在最低点合外力提供向心力:

F-mg=m

解得:

F=3mg-2mgcosθ

答:小球运动到最低位置时的速度是;在最低点,细线的拉力为3mg-2mgcosθ.

解析

解:由最大偏角θ处下落,到最低点时,竖直的高度差是h=l(1-cosθ),由机械能守恒定律知:

mg(l-lcosθ)=

解得:

v=

在最低点合外力提供向心力:

F-mg=m

解得:

F=3mg-2mgcosθ

答:小球运动到最低位置时的速度是;在最低点,细线的拉力为3mg-2mgcosθ.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,长为1m的轻绳,一端系着一质量为2kg的小球,以O为圆心,在竖直平面内做圆周运动,小球通过最高点的速度为4m/s,则小球通过最低点时对绳子的拉力为(g取10m/s2)(  )

A52N

B72N

C92N

D132N

正确答案

D

解析

解:根据动能定理研究小球从最高点到最低点的过程,

mgh=mv′2-mv2

v′==m/s,

小球通过最低点时,根据牛顿第二定律得,

F-mg=m

F=132N,

故选:D.

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题型: 多选题
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多选题

长l的轻杆一端固定着一个小球A,另一端可绕光滑水平轴O在竖直面内做圆周运动,如图所示,下面叙述符合实际的是(  )

A小球在最高点的速度至少为

B小球在最高点的速度大于时,受到杆的拉力作用

C当球在直径ab下方时,一定受到杆的拉力

D当球在直径ab上方时,一定受到杆的支持力

正确答案

B,C

解析

解:A、杆可以表现为支持力,也可以表现为拉力,故小球在最高点的速度可以为零,故A错误;

B、在最高点,当球只受重力,时,根据牛顿第二定律,有:mg=m

解得:v=

当v=时,杆子的作用力为零;

当v>时,杆子表现为拉力;

当v<时,杆子表现为支持力;故B正确;

C、当球在直径ab下方时,球有向心加速度,合力向上,而重力向下,故一定受到拉力,故C正确;

D、当球在直径ab上方时,球有向心加速度,合力向下,重力向下,故杆的弹力可以是拉力、支持力、还可以为零,故D错误;

故选:BC.

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