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题型: 单选题
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单选题

如图所示,内壁光滑的锥形漏斗固定不动,其轴线垂直于水平面,两个质量相同的小球A和B紧贴着漏斗内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则(  )

A球A的角速度等于球B的角速度

B球A的线速度等于球B的线速度

C球A的向心加速度等于球B的向心加速度

D球A对内壁的压力大于球B对内壁的压力

正确答案

C

解析

解:AB、对小球受力分析,小球受到重力和支持力,它们的合力提供向心力,如图

根据牛顿第二定律,有:

F=mgtanθ=m=mrω2,解得:v=,A的半径大,则A的线速度大,角速度小.故AB错误;

C、因为a=gtanβ,故球A的向心加速度等于球B的向心加速度,故C正确;

D、由题意知,两球所受重力相等,合力相等,漏斗对两球的支持力大小相等,即两物块对漏斗的压力大小相等,故D错误.

故选:C

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,在倾角为α=30°的光滑斜面上,有一根长为L=0.8m的细绳,一端固定在O点,另一端系一质量为m=0.2kg的小球,小球沿斜面做圆周运动,若要小球能通过最高点A,g取10m/s2,则小球在最低点B的最小速度是(  )

A2 m/s

B2m/s

C2 m/s

D2 m/s

正确答案

C

解析

解:小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,刚小球通过A点时细线的拉力为零,根据圆周运动和牛顿第二定律有:

mgsinα=

小球通过最高点的最小速度为:vA==2 m/s,

在B点的最小速度vB满足:mvB2=mvA2+2mgLsin α,

解得:vB=2 m/s,故C正确.

故选:C

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题型:填空题
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填空题

如图所示一圆盘绕其中心轴转动,A、B、C三点离圆心的距离分别为R、R、R.R为圆盘的半径,则A、B、C三点的线速度之比为VA:VB:VC=______,若将3个质量相同的物体放到A、B、C三个位置上且使3个物体随圆盘一起转动而不滑动,则圆盘对3个物体的摩擦力之比为fA:fB:fc=______

正确答案

1:2:3

1:2:3

解析

解:三点的角速度相等,由公式v=ωr得

 VA:VB:VC=R:R:R=1:2:3

三个物体圆周运动的向心力由摩擦力提供,则由公式F=mrω2

 fA:fB:fc=R:R:R=1:2:3

故答案为:1:2:3; 1:2:3

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题型:简答题
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简答题

如图所示,V形转盘可绕竖直中心轴OO′转动,V形转盘的侧面与竖直转轴间的夹角均为α=53°,盘上放着质量为1kg的物块A,物块A用长为1m的细线与固定在转盘中心O处的力传感器相连.物块和传感器的大小均可忽略不计,细线能承受的最大拉力为8N,A与转盘间的动摩擦因数μ为1.5,且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.转盘转动时,细线一直伸直,当转盘以不同的角速度匀速转动时,传感器上就会显示相应的读数F.

(1)当物块A随转盘做匀速转动.且其所受的摩擦力为零时,转盘转动的角速度ω0=?(结果可以保留根式)

(2)将转盘的角速度从(1)问中求得的值开始缓慢增大,直到增加至3ω0,试通过计算写出此过程中细线拉力随角速度变化的函数关系式.(g取10m/s2).

正确答案

解:(1)对物块A受力分析,由正交分解得:

FNcos53°=mr

FNsin53°=mg

又 r=Lsin53°

由以上三式解得:ω0= rad/s

(2)增大角速度,静摩擦力方向沿内壁向下时,有:

FNsin53°-fcos53°=mg

FNcos53°+fsin53°=mω2r

滑块未滑动,仍有 r=Lsin53°

解得 FN=mgsin53°+mω2Lsin53°cos53°=8+0.48ω2

f=mω2Lsin253°-mgcos53°=0.64ω2-6

由最大静摩擦力等于滑动摩擦力,得:fmax=μFN

不论ω取何值,f≤fmax恒成立,物块能始终保持相对静止,故绳中的拉力一直为零.

答:(1)转盘转动的角速度ω0 rad/s.

(2)细线拉力一直为零.

解析

解:(1)对物块A受力分析,由正交分解得:

FNcos53°=mr

FNsin53°=mg

又 r=Lsin53°

由以上三式解得:ω0= rad/s

(2)增大角速度,静摩擦力方向沿内壁向下时,有:

FNsin53°-fcos53°=mg

FNcos53°+fsin53°=mω2r

滑块未滑动,仍有 r=Lsin53°

解得 FN=mgsin53°+mω2Lsin53°cos53°=8+0.48ω2

f=mω2Lsin253°-mgcos53°=0.64ω2-6

由最大静摩擦力等于滑动摩擦力,得:fmax=μFN

不论ω取何值,f≤fmax恒成立,物块能始终保持相对静止,故绳中的拉力一直为零.

答:(1)转盘转动的角速度ω0 rad/s.

(2)细线拉力一直为零.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,将悬线拉至水平位置无初速释放,当小球到达最低点时,细线被一与悬点同一竖直线上的小钉B挡住的瞬间速度的大小不变,比较悬线被小钉子挡住的前后瞬间,

①小球的角速度减小,②小球的动能减小,

③悬线的张力变大,④小球的向心加速度变大.

以上说法正确的是(  )

A①②

B②③

C③④

D①④

正确答案

C

解析

解:当悬线碰到钉子瞬间时,小球的线速度是不变的.由于悬线被挡时导致半径减小,则:

①因为r减小,则由v=ωr得,角速度ω变大.故①错误;

②因为线速度v不变,所以小球的动能也不变.故②错误;

③小球在最低点受重力与拉力,因为m、v、g是不变的,而r减小,由T-mg=m得:T变大.故③正确;

④因为线速度 v不变,半径r变小,由an=得:an变大,故④正确;

故选C.

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