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题型:简答题
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简答题

如图所示,在同一竖直平面内有A、B两物体,A物体从a点起,以角速度ω沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动,同时B物体从圆心O点自由下落,若要A、B两物体在d点相遇,求角速度ω须满足的条件.

正确答案

解:物体B从O点做自由落体运动,根据R=得:tB=

A和B两物在d点相遇,所以A运动的时间为tA=(n+)T=(n+)•,(n=0,1,2…)

因为tA=tB,则得:(n+)•=

解得:ω=2π(n+,(n=0,1,2…)

答:若要A、B两物体在d点相遇,角速度ω须满足的条件是ω=2π(n+,(n=0,1,2…).

解析

解:物体B从O点做自由落体运动,根据R=得:tB=

A和B两物在d点相遇,所以A运动的时间为tA=(n+)T=(n+)•,(n=0,1,2…)

因为tA=tB,则得:(n+)•=

解得:ω=2π(n+,(n=0,1,2…)

答:若要A、B两物体在d点相遇,角速度ω须满足的条件是ω=2π(n+,(n=0,1,2…).

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在以角速度ω=2rad/s匀速转动的水平圆盘上,放一质量m=5kg的滑块,滑块离转轴的距离r=0.2m,滑块跟随圆盘一起做匀速圆周运动(二者未发生相对滑动).

(1)滑块运动的线速度大小;

(2)滑块受到静摩擦力的大小和方向;

(3)假如物块与圆盘之间滑动摩擦因数为0.18,那么要使物块与转盘不发生相对滑动,求角速度最大值为多少?设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.g=10m/s2

正确答案

解:(1)根据角速度与线速度的关系知

滑块的线速度大小v=rω=0.2×2m/s=0.4m/s

(2)由题意知,滑块受竖直向下的重力和竖直向上的支持力还有静摩擦力作用,根据合力提供圆周运动向心力知,此时静摩擦力与滑块圆周运动向心力相等,故滑块受到静摩擦力的大小

因为静摩擦力提供圆周运动向心力知,静摩擦力的方向指向转轴.

(3)由静摩擦力提供圆周运动向心力,据

知摩擦力最大时,滑块对应最大角速度

答:(1)滑块运动的线速度大小为0.4m/s;

(2)滑块受到静摩擦力的大小为4N和方向指向转轴(圆周运动的圆心);

(3)假如物块与圆盘之间滑动摩擦因数为0.18,那么要使物块与转盘不发生相对滑动,角速度最大值为3rad/s.

解析

解:(1)根据角速度与线速度的关系知

滑块的线速度大小v=rω=0.2×2m/s=0.4m/s

(2)由题意知,滑块受竖直向下的重力和竖直向上的支持力还有静摩擦力作用,根据合力提供圆周运动向心力知,此时静摩擦力与滑块圆周运动向心力相等,故滑块受到静摩擦力的大小

因为静摩擦力提供圆周运动向心力知,静摩擦力的方向指向转轴.

(3)由静摩擦力提供圆周运动向心力,据

知摩擦力最大时,滑块对应最大角速度

答:(1)滑块运动的线速度大小为0.4m/s;

(2)滑块受到静摩擦力的大小为4N和方向指向转轴(圆周运动的圆心);

(3)假如物块与圆盘之间滑动摩擦因数为0.18,那么要使物块与转盘不发生相对滑动,角速度最大值为3rad/s.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,置于圆形水平转台上的小物块随转台转动.若转台以角速度ω0=2rad/s.转动时,物块恰好与平台发生相对滑动.现测得小物块与转轴间的距离l1=0.50m,设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2

(1)求小物块与转台间的摩擦因数.

(2)若小物块与转轴间距离变为l2=1.0m,则水平转台转动的角速度最大为多少?

正确答案

解:(1)恰好发生相对滑动时由最大静摩擦力提供圆周运动向心力:

f=μmg=mω02l1

解得:μ=0.2     

(2)转动半径变为l2时有:

μmg=mωm2l2

解得:ωm=rad/s.  

答:(1)小物块与转台间的摩擦因数是0.2.

(2)若小物块与转轴间距离变为l2=1.0m,则水平转台转动的角速度最大为rad/s.

解析

解:(1)恰好发生相对滑动时由最大静摩擦力提供圆周运动向心力:

f=μmg=mω02l1

解得:μ=0.2     

(2)转动半径变为l2时有:

μmg=mωm2l2

解得:ωm=rad/s.  

答:(1)小物块与转台间的摩擦因数是0.2.

(2)若小物块与转轴间距离变为l2=1.0m,则水平转台转动的角速度最大为rad/s.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量分别为M和m的两个小球A、B套在光滑水平直杆P上,整个直杆被固定于竖直转轴上,并保持水平,两球间用劲度系数为K,自然长度为L的轻质弹簧连接在一起,左边小球被轻质细绳拴在竖直转轴上,细绳长度也为L,现欲使横杆P随竖直转轴一起在水平面内匀速转动,其角速度为ω,求当弹簧长度稳定后,细绳的拉力和弹簧的总长度各为多少?

正确答案

解:设直杆匀速转动时,弹簧伸长量为x,

对A球有:FT-F=Mω2L                      

对B球有:F=mω2(2L+x)                        

F=Kx                                

解以上方程组可得:

则弹簧的总长为:

答:当弹簧长度稳定后,细绳的拉力为,弹簧的总长度为

解析

解:设直杆匀速转动时,弹簧伸长量为x,

对A球有:FT-F=Mω2L                      

对B球有:F=mω2(2L+x)                        

F=Kx                                

解以上方程组可得:

则弹簧的总长为:

答:当弹簧长度稳定后,细绳的拉力为,弹簧的总长度为

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,半径r=0.5m的光滑圆轨道被竖直固定在水平地面上,圆轨道最低处有一小球(小球的半径比r小很多).现给小球一个水平向右的初速度v0,要使小球不脱离轨道运动,v0应满足(  )

Av0≤5m/s

Bv0≥2m/s

Cv0m/s

Dv0m/s

正确答案

D

解析

解:最高点的临界情况:mg=,解得v=

根据动能定理得,-mg•2r=

解得v0=5m/s.

若不通过四分之一圆周,根据动能定理有:

-mgr=0-

解得

所以v0≥5m/s或.故D正确,A、B、C错误.

故选D.

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