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题型:简答题
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简答题

一长度为l的不可伸长的轻质细绳下端系一质量为m可视为质点的小球,如图所示在水平面内做匀速圆周运动,细线和竖直方向的夹角θ=53°,求:(取sin37°=0.60,cos37°=0.80)

(1)小球的线速度大小

(2)小球的加速度.

正确答案

解:对小球受力分析,受到重力、绳子的拉力,合力提供向心力,则有:

mgtanθ=m=ma

根据几何关系可知,r=lsin53°=0.8l,

解得:v=,a=

答:(1)小球的线速度大小为

(2)小球的加速度为

解析

解:对小球受力分析,受到重力、绳子的拉力,合力提供向心力,则有:

mgtanθ=m=ma

根据几何关系可知,r=lsin53°=0.8l,

解得:v=,a=

答:(1)小球的线速度大小为

(2)小球的加速度为

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题型: 多选题
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多选题

(2015秋•辽源期末)如图所示,物块在水平圆盘上,与圆盘一起绕固定轴匀速运动,下列说法中正确的是(  )

A物块处于匀速运动状态

B物块受四个力作用

C在角速度一定时,物块到转轴的距离越远,物块越容易脱离圆盘

D在物块到转轴距离一定时,物块运动周期越小,越容易脱离圆盘

正确答案

C,D

解析

解:A、B、物块饶轴做匀速圆周运动,具有向心加速度,对其受力分析可知,物块受竖直向下的重力、垂直圆盘向上的支持力及指向圆心的摩擦力共三个力作用,合力提供向心力,故AB错误;

C、根据向心力公式F=mrω2可知,当ω一定时,半径越大,所需的向心力越大小,越容易脱离圆盘,故C正确;

D、根据向心力公式F=mr(2可知,当物块到转轴距离一定时,周期越小,所需向心力越大,越不易脱离圆盘,故D正确误;

故选:CD.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,AB是一段半径为R的圆弧曲面,在光滑水平面上一小球以某一速度运动到A点,最后落到水平地面上的C点,已知小球没有跟圆弧曲面的任何其他点接触,则BC的最小距离为(  )

AR

BR

C-1)R

DR

正确答案

C

解析

解:在A点,小球开始离开圆弧曲面,只受重力,则有:

 mg=m

得:v=

小球做平抛运动,由R=gt2得:t=

则平抛运动的最小水平位移为:x=vt==R.

所以BC的最小距离为:d=R-R=(-1)R.故C正确,A、B、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,轨道ABCD的AB段为一半径R=0.2m的光滑圆形轨道,BC段为高为h=5m的竖直轨道,CD段为水平轨道.一质量为0.1kg的小球由A点从静止开始下滑到B点时速度的大小为2m/s,离开B点做平抛运动(g取10m/s2),求:

①小球离开B点后,在CD轨道上的落点到C的水平距离;

②小球到达B点时对圆形轨道的压力大小?

③如果在BCD轨道上放置一个倾角θ=45°的斜面(如图中虚线所示),那么小球离开B点后能否落到斜面上?如果能,求它从离开B点到第一次落在斜面上所需时间.

正确答案

解:①设小球离开B点做平抛运动的时间为t1,落地点到C点距离为s,由h=gt2得:

t1=1s

s=vBt1=2×1m=2m

②小球达B受重力G和向上的弹力F作用,由牛顿第二定律知:

F-mg=m        

解得:

F=3N

由牛顿第三定律知小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N;

③如图,斜面BEC的倾角θ=45°,CE长:d=h=5m

因为d>s,所以小球离开B点后能落在斜面上;

假设小球第一次落在斜面上F点,BF长,小球从B点到F点的时间为t2

Lcosθ=VBt2            ①

Lsinθ=gt2           ②

联立①、②两式得:

t2=0.4s

答:①小球离开B点后,在CD轨道上的落点到C的水平距离为2m;②小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N;③小球离开B点后能落到斜面上,它从离开B点到第一次落在斜面上所需时间为0.4s.

解析

解:①设小球离开B点做平抛运动的时间为t1,落地点到C点距离为s,由h=gt2得:

t1=1s

s=vBt1=2×1m=2m

②小球达B受重力G和向上的弹力F作用,由牛顿第二定律知:

F-mg=m        

解得:

F=3N

由牛顿第三定律知小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N;

③如图,斜面BEC的倾角θ=45°,CE长:d=h=5m

因为d>s,所以小球离开B点后能落在斜面上;

假设小球第一次落在斜面上F点,BF长,小球从B点到F点的时间为t2

Lcosθ=VBt2            ①

Lsinθ=gt2           ②

联立①、②两式得:

t2=0.4s

答:①小球离开B点后,在CD轨道上的落点到C的水平距离为2m;②小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N;③小球离开B点后能落到斜面上,它从离开B点到第一次落在斜面上所需时间为0.4s.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,竖直放置的光滑圆环,半径R=20厘米,在环上套有一个质量为m的小球,若圆环以ω=10弧度/秒的角速度绕竖直轴转动时,小球与圆环相对静止,则角θ大小为多少?

正确答案

解:对小球进行受力分析,如图所示:

由几何关系得:小球转动半径为r=Rsinθ,tanθ=

根据向心力公式得:

F=mω2r

所以mω2r=mgtanθ

带入数据解得:cosθ=

所以θ=60°

答:角θ大小为60°.

解析

解:对小球进行受力分析,如图所示:

由几何关系得:小球转动半径为r=Rsinθ,tanθ=

根据向心力公式得:

F=mω2r

所以mω2r=mgtanθ

带入数据解得:cosθ=

所以θ=60°

答:角θ大小为60°.

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