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题型: 单选题
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单选题

科幻电影《星际穿越》中描述了空间站中模拟地球上重力的装置.这个模型可以简化为如图所示的环形实验装置,外侧壁相当于“地板”.让环形实验装置绕O点旋转,能使“地板”上可视为质点的物体与在地球表面处有同样的“重力”,则旋转角速度应为(地球表面重力加速度为g,装置的外半径为R)(  )

A

B

C2

D

正确答案

A

解析

解:根据牛顿第二定律得:mg=mRω2,解得ω=,故A正确,B、C、D错误.

故选:A.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,一内壁光滑、质量为m、半径为r的环形细圆管,用硬杆竖直固定在天花板上.有一质量为m的水球(可看作质点)在圆管中运动.水球以速率V0经过圆管最低点时,杆对圆管的作用力大小为(  )

Am

Bmg+m

C2mg+m

D2mg-m

正确答案

C

解析

解:以球为研究对象,根据牛顿第二定律得,N-mg=m,解得N=mg+m

由牛顿第三定律知:球对圆环的作用力大小 N′=N=mg+m,方向向下.

再以圆环为研究对象,由平衡条件可得:杆对圆管的作用力大小 F=mg+N′=2mg+m

故选:C.

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单选题

如图所示,用细线拴着质量为m的小球,绕O点在竖直面内做半径为R的变速圆周运动,P和Q点分别为轨迹最高点和最低点,小球到达这两点的速度大小分别是vP和vQ,向心加速度大小分别为aP和aQ,绳子受到的拉力大小分别为FP和FQ,下列判断正确的是(  )

AvQ2-vP2=2gR

BaQ-aP=3g

CFQ-FP=6mg

DvQ-vP=

正确答案

C

解析

解:A、从P到Q点根据动能定理得:

解得:vQ2-vP2=4gR,故AD错误;

B、在最高点和最低点,根据向心加速度公式,则有:

解得:aQ-aP=4g,故B错误;

C、在最高点和最低点,由合外力提供向心力,则有:

解得:

FQ-FP=6mg,故C正确.

故选:C

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单选题

一汽车通过拱形桥顶时恰对桥面没有压力,这时汽车的速度为10m/s,则拱形桥的半径为(  )(g取10m/s2

A1m

B10m

C10m

D20m

正确答案

C

解析

解:车在桥顶对桥面没有压力时,由重力提供向心力,则有:

mg=m

解得:R=

故选:C

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单选题

如图所示,小球能在竖直放置的光滑圆形管道内做完整圆周运动,内侧壁半径为R(小球的直径略小于管道横截面的直径),小球可视为质点,则下列说法正确的是(  )

A小球在最高点的最小速度为

B小球在最低点的最小速度为

C小球在水平线ab以上的管道中运动时,外侧管壁对小球一定有作用力

D小球在水平线ab以下的管道中运动时,内侧管壁对小球一定无作用力

正确答案

D

解析

解:A、由于圆形管道能支撑小球,所以小球能够通过最高点时的最小速度为0.故A错误.

B、小球通过最高点时的最小速度为0,根据机械能守恒得:mg2R=

可得最低点的最小速度为:v=,故B错误.

C、小球在水平线ab以上的管道中运动时,设小球的速度为v,管道对小球的弹力大小为F,方向指向圆心,半径与竖直方向的夹角为α.小球经过最高点的速度为v′.由牛顿第二定律得:

mgcosα+F=m

根据机械能守恒得:mgR(1-cosα)=

联立得:F=2mg(1-2cosα)-m可知F可能为正,也可能为负,所以外侧管壁对小球可能有作用力.故C错误.

D、在a点,小球所需要的向心力是由轨道外侧管壁的弹力提供的,所以可知小球在水平线ab以下的管道中运动时,内侧管壁对小球一定无作用力.故D正确.

故选:D

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