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题型: 单选题
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单选题

安徽电视台《男生女生向前冲》的节目里,一位选手在转盘上随转盘一起做匀速圆周运动,转速为n.如果选手可视为质点,其质量为m,选手到转轴的距离为R,与转盘间的动摩擦因数为μ,滑动摩擦力等于最大静摩擦力,重力加速度为g,则(  )

A选手的线速度v=

B选手的角速度ω=

C选手的向心加速度an=4π2n2R

D选手相对转盘打滑时的临界速度vm=

正确答案

C

解析

解:A、角速度ω=2πn,线速度v=ωR=2πnR,故AB错误;

C、向心加速度an2R=4π2n2R,故C正确;

D、当由最大静摩擦力提供向心力时,速度达到最大值,则有:

解得:,故D错误.

故选:C

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两段长均为L的轻质线共同系住一个质量为m的小球,另一端分别固定在等高的A,B两点,A,B两点间距也为L,今使小球在竖直平面内做圆周运动,当小球到达最高点的速率为v时,两段线中张力恰好均为零,若小球到达最高点速率为2v.则此时每段线中张力为多少?(重力加速度为g)

正确答案

解:当小球到达最高点速率为v,有:mg=m,当小球到达最高点速率为2v时,应有:F+mg=m=4mg,

解得:F=3mg,

此时最高点各力如图所示,根据几何关系得:2FTcos30°=F,

解得:FT=

答:此时每段线中张力为

解析

解:当小球到达最高点速率为v,有:mg=m,当小球到达最高点速率为2v时,应有:F+mg=m=4mg,

解得:F=3mg,

此时最高点各力如图所示,根据几何关系得:2FTcos30°=F,

解得:FT=

答:此时每段线中张力为

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题型: 多选题
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多选题

利用传感器和计算机可以测量快速变化的力的瞬时值,如图所示是用这种方法获得的弹性细绳中拉力 F 随时间t变化的图线.实验时,把小球举到悬点O处,然后放手让小球自由落下,空气阻力不计,由图线所提供的信息可以判断(  )

A绳子的自然长度为gt12

Bt2时刻小球的速度最大

Ct1时刻小球处在最低点

Dt1时刻到t2时刻小球的速度先增大后减小

正确答案

A,D

解析

解:A、从图可知从悬点释放到绳子张紧历时t1,即绳子的自然长度l=,故A正确;

B、t2时刻张力最大,小球运动到了最低点,速度为零时,故B错误;

C、t1时刻绳子才开始张紧,不是最低点,故C错误;

D、小球的速度最大出现在张力与重力相等的位置,此后开始减速运动,绳子张力继续增大,当速度减为零时,张力最大,所以t1时刻到t2时刻小球的速度先增大后减小,故D正确.

故选AD

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题型:简答题
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简答题

一个小滑块放在半径为R的光滑半球顶部,如图所示,由于轻微的扰动,它开始由静止下滑,求下列情况下,它离开球面时,离半球底部的高度h.

(1)半球面以10m/s的速度匀速上升.

(2)半球面以大小为的加速度匀加速上升.

(3)半球面以大小为的加速度匀加速向右运动.

正确答案

解:(1)设离开球面时,由改点所引的半径与竖直方向的夹角为α,则:

mgcos

mgR(1-cos=

解得:h=

(2)取球面为参考系,此时球面为非惯性参考系,有力,方向竖直向下

则:F=1.5mg

解得:h=

(3)取球面为参考系,此时球面为非惯性参考系,物体受向左的力

则:

由几何关系:

解得:h=0.81R或0.44R(舍去)

答:(1)半球面以10m/s的速度匀速上升h=

(2)半球面以大小为的加速度匀加速上升h=

(3)半球面以大小为的加速度匀加速向右运动h=0.81R

解析

解:(1)设离开球面时,由改点所引的半径与竖直方向的夹角为α,则:

mgcos

mgR(1-cos=

解得:h=

(2)取球面为参考系,此时球面为非惯性参考系,有力,方向竖直向下

则:F=1.5mg

解得:h=

(3)取球面为参考系,此时球面为非惯性参考系,物体受向左的力

则:

由几何关系:

解得:h=0.81R或0.44R(舍去)

答:(1)半球面以10m/s的速度匀速上升h=

(2)半球面以大小为的加速度匀加速上升h=

(3)半球面以大小为的加速度匀加速向右运动h=0.81R

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题型:简答题
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简答题

在直径1.6m的圆柱体一端截出一圆锥,如下图所示,在看到剖面上,三角形的三边之比为3:4:5,圆柱体可绕其中心对称轴匀速旋转.将一小木块放置在斜面的中点,它与斜面间动摩擦力因素为0.25,若小木块保持在此位置不动,则圆柱体旋转的角速度应为多大.

;g取10m/s2

正确答案

解:当圆柱体旋转角速度最小为ωmin时,木块有沿斜面向下滑动趋势,木块受最大静摩擦力f的方向沿斜面向上.木块受重力mg、斜面支持力N和静摩擦f,如图所示.木块在水平面内作匀速圆周运动,向心加速度为:

R=0.4m.

根据牛顿第二定律得:

水平方向:… ①

竖直方向:Ncosα+fsinα=mg…②

又 f=μN…③

联立①、②、③解得:ωmin=3.2rad/s

当圆柱体旋转角速度最大为ωm时,木块有沿斜面向上滑动趋势,木块受最大静摩擦力f的方向沿斜面向下.木块还受重力mg和斜面支持力N′作用,如图所示.木块加速度为:

由牛顿第二定律得:

水平方向:… ④

竖直方向:Ncosα-fsinα=mg…⑤

又 f′=μN′…⑥

联立④、⑤、⑥解得:ω m=5.4rad/s

所以圆柱体旋转的角速度ω应为3.2rad/s≤ω≤5.4rad/s

答:圆柱体旋转的角速度应为3.2rad/s≤ω≤5.4rad/s.

解析

解:当圆柱体旋转角速度最小为ωmin时,木块有沿斜面向下滑动趋势,木块受最大静摩擦力f的方向沿斜面向上.木块受重力mg、斜面支持力N和静摩擦f,如图所示.木块在水平面内作匀速圆周运动,向心加速度为:

R=0.4m.

根据牛顿第二定律得:

水平方向:… ①

竖直方向:Ncosα+fsinα=mg…②

又 f=μN…③

联立①、②、③解得:ωmin=3.2rad/s

当圆柱体旋转角速度最大为ωm时,木块有沿斜面向上滑动趋势,木块受最大静摩擦力f的方向沿斜面向下.木块还受重力mg和斜面支持力N′作用,如图所示.木块加速度为:

由牛顿第二定律得:

水平方向:… ④

竖直方向:Ncosα-fsinα=mg…⑤

又 f′=μN′…⑥

联立④、⑤、⑥解得:ω m=5.4rad/s

所以圆柱体旋转的角速度ω应为3.2rad/s≤ω≤5.4rad/s

答:圆柱体旋转的角速度应为3.2rad/s≤ω≤5.4rad/s.

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