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题型:简答题
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简答题

如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物体A、B,它们到转轴的距离分别为rB=10cm,rA=50cm,A、B与盘间最大静摩擦力均为重力的k=0.3倍,g取10m/s2,试求:

(1)当细线上开始出现张力时,圆盘的角速度ω0

(2)当B开始滑动时,圆盘的角速度ω;

(3)当B即将滑动时,烧断细线,A、B运动状态如何?

正确答案

解:(1)当细线上开始出现张力时,A与圆盘之间的静摩擦力达到最大值.

对B:kmg=mω02rA   

 即ω0===rad/s  

(2)当A开始滑动时,A、B所受静摩擦力均达最大,设此时细绳张力为T:

对A:FT+μmg=mω2RA           

对B:μmg-FT=mω2RB           

联立解得:ω===rad/s

(3)烧断细线时,绳的拉力消失,A所受静摩擦力不足以提供所需向心力,故将远离圆心做离心运动;

    对B,拉力消失后,静摩擦力变小,提供所需向心力,故继续做圆周运动. 

答:(1)当细线上开始出现张力时,圆盘的角速度ω0rad/s;

(2)当A开始滑动时,圆盘的角速度为rad/s;

(3)当B即将滑动时,烧断细线,B继续做圆周运动,A将远离圆心做离心运动.

解析

解:(1)当细线上开始出现张力时,A与圆盘之间的静摩擦力达到最大值.

对B:kmg=mω02rA   

 即ω0===rad/s  

(2)当A开始滑动时,A、B所受静摩擦力均达最大,设此时细绳张力为T:

对A:FT+μmg=mω2RA           

对B:μmg-FT=mω2RB           

联立解得:ω===rad/s

(3)烧断细线时,绳的拉力消失,A所受静摩擦力不足以提供所需向心力,故将远离圆心做离心运动;

    对B,拉力消失后,静摩擦力变小,提供所需向心力,故继续做圆周运动. 

答:(1)当细线上开始出现张力时,圆盘的角速度ω0rad/s;

(2)当A开始滑动时,圆盘的角速度为rad/s;

(3)当B即将滑动时,烧断细线,B继续做圆周运动,A将远离圆心做离心运动.

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题型:填空题
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填空题

一个小铁球沿半径为R的固定半圆轨道上端边缘由静止下滑,当滑到半球底部时,半圆轨道底部所受压力为铁块重的3倍,重力加速度为g,此时小球的瞬时速度为______

正确答案

解析

解:在轨道最低点,小球受重力和支持力,合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:

N-mg=m…①

根据牛顿第三定律,有:

N′=N…②

根据题意,有:

N′=3mg…③

联立解得:v=

故答案为:

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题型:填空题
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填空题

如图所示,在半径为R的半球壳的光滑内表面上,有一质量为m的质点沿球壳在一水平面上做匀速圆周运动,角速度为ω,则此处小球对球壳的压力______N,轨道平面离开球底的高度______

正确答案

2R

R-

解析

解:小球靠重力和支持力的合力提供向心力,小球做圆周运动的半径为 r=Rsinθ

根据力图可知:sinθ=

解得:FN=mω2R

tanθ=

解得cosθ=

所以 h=R-Rcosθ=R-

故答案为:mω2R;R-

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题型: 单选题
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单选题

小球质量为m,用长为L的轻质细线悬挂在O点,在O点的正下方处有一钉子P,把细线沿水平方向拉直,如图所示,无初速度地释放小球,当细线碰到钉子的瞬间,设线没有断裂,则下列说法不正确的是(  )

A小球的角速度突然增大

B小球的瞬时速度突然增大

C小球的向心加速度突然增大

D小球对悬线的拉力突然增大

正确答案

B

解析

解:A、B当细线碰到钉子瞬间,线速度的大小不变.据v=rω知,碰到钉子后,半径变小,则角速度增大.故A正确,B错误.

C、根据a=知,线速度大小不变,半径变小,则向心加速度增大.故C正确.

D、根据T-mg=m知,T=mg+m,线速度大小不变,半径变小,则拉力变大.故D正确.

本题选错误的,故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

如图一个箱子放在水平地面上,质量为M,箱内用一长为L的细线拴一小球绳,另一端拴在箱子的顶板上,小球质量为m现把细绳拉到与竖直方向成θ角自由释放当球摆到最低点时,地面受到的压力为(  )

AMg(2-cosθ)

BMg+mg(1-cosθ)

C(M+m)g

DMg+mg(3-2cosθ)

正确答案

D

解析

解:若球保持不动,压力为(M+m)g;

小球摆动,根据动能定理,有:

mgl(1-cosθ)=

解得:v=

最低点,球受到的重力和拉力的合力提供向心力,与静止时相比,拉力增加值等于向心力大小,为:

Fn=m=2mg(1-cosθ)

故此时压力为:N=(M+m)g+F=Mg+mg(3-2cosθ)

故选D.

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