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题型: 单选题
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单选题

质量为m的小球用一细绳系着在竖直平面内恰能做圆周运动,小球运动到最低点时速率是它在最高点时速率的倍,则小球运动到最低点和最高点时,绳子对小球的拉力之差为(  )

A2 mg

B4 mg

C6 mg

D5 mg

正确答案

C

解析

解:由于小球恰好能通过圆周最高点,则在最高点,绳的拉力F1=0,满足mg=,则:v1=

当小球处于最低点时,速度为:v2=v1=

由绳的拉力和重力的合力提供向心力,则:

F2-mg=

得:F2=6 mg

由此可知F2-F1=6 mg,故C正确.

故选:C

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题型:填空题
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填空题

如图所示,将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起,上端固定,使摆球在水平面内做匀速圆周运动,细绳就会沿圆锥面旋转,这样就构成了一个圆锥摆,摆球运动周期为______

正确答案

解析

解:小球只受重力和绳的拉力作用,二者合力提供向心力,向心力大小为:

Fn=mgtanθ

小球做圆周运动的半径为:

r=Lsinθ

则由牛顿第二定律得:

mgtanθ=mr

解得:

T=2π

故答案为:2π

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量是1kg的小球用长为0.5m的细线悬挂在O点,O点距地面高度为1m,如果使小球绕OO′轴在水平面内做圆周运动,若细线最大承受拉力为12.5N,求:

(1)当小球的角速度为多大时,线将断裂.

(2)断裂后小球落地点与悬点的水平距离.(g=10m/s2

正确答案

解:(1)小球在水平面内做圆周运动时,由重力G和拉力F的合力提供向心力,当绳子拉力为12.5N时,向心力最大,则有:F==7.5N

根据几何关系得:r=L•=0.3m

根据向心力公式得:

F=mω2L•

解得:ω=5rad/s

(2)绳断裂后,小球做平抛运动,初速度v=ωr=1.5m/s

竖直方向下落的高度h=1-0.5×=0.6m

所以t==s=s

水平位移为x0=vt=m

则x==0.6m

答:(1)当小球的角速度为5rad/s时,线将断裂.

(2)断裂后小球落地点与悬点的水平距离为0.6m.

解析

解:(1)小球在水平面内做圆周运动时,由重力G和拉力F的合力提供向心力,当绳子拉力为12.5N时,向心力最大,则有:F==7.5N

根据几何关系得:r=L•=0.3m

根据向心力公式得:

F=mω2L•

解得:ω=5rad/s

(2)绳断裂后,小球做平抛运动,初速度v=ωr=1.5m/s

竖直方向下落的高度h=1-0.5×=0.6m

所以t==s=s

水平位移为x0=vt=m

则x==0.6m

答:(1)当小球的角速度为5rad/s时,线将断裂.

(2)断裂后小球落地点与悬点的水平距离为0.6m.

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题型:填空题
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填空题

汽车在半径为R的水平弯道上转弯,车轮与地面的摩擦系数为μ,那么汽车行驶的最大速率为______

正确答案

解析

解:当静摩擦力达到最大时,汽车拐弯的速率达到最大,根据牛顿第二定律得,μmg=m,解得最大速率v=

故答案为:

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题型: 多选题
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多选题

(2015秋•万州区校级月考)如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动,盘面上离转轴距离2.5m处有一质量为1kg小物体与圆盘始终保持相对静止.物体与盘面间的动摩擦因数为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),盘面与水平面的夹角为30°,g取10m/s2.则ω的最大值为ωm及ω为最大值时小物体运动到最高点所受的摩擦力为f,则下列选项正确的是(  )

Aωm=1.0rad/s

Bωm=0.5rad/s

Cf=2.5N,方向斜向上

Df=2N,方向斜向下

正确答案

A,C

解析

解:当物体转到圆盘的最低点,所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时,角速度最大,由牛顿第二定律得:

  μmgcos30°-mgsin30°=mωm2r

则ωm==1.0rad/s

当物体转到圆盘的最高点,由重力沿斜面向下的分力和静摩擦力(设平行圆盘平面向下)的合力提供向心力,由牛顿第二定律,有:

f+mgsin30°=mω2r

解得:f=-2.5N  负号表示方向斜向上.

故选:AC

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