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题型:简答题
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简答题

在如图所示的圆锥摆中,已知小球的质量为m,绳子长度为L,绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ,求:

(1)小球受到绳子拉力的大小;

(2)小球做圆周运动的周期.

正确答案

解:(1)如图小球的受力如右图所示

根据几何关系可知,绳子的拉力T=

(2)由牛顿第二定律得

mgtanθ=

解得:T=

答:(1)小球受到绳子拉力的大小为

(2)小球做圆周运动的周期为

解析

解:(1)如图小球的受力如右图所示

根据几何关系可知,绳子的拉力T=

(2)由牛顿第二定律得

mgtanθ=

解得:T=

答:(1)小球受到绳子拉力的大小为

(2)小球做圆周运动的周期为

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题型:简答题
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简答题

一根原长为l0=0.1m的轻弹簧,一端拴住质量为m=0.5kg的小球,以另一端为圆心在光滑的水平面上做匀速圆周运动,如图所示,角速度为ω=10rad/s,弹簧的劲度系数k=100N/m,求:小球做匀速圆周运动所受到的向心力F.

正确答案

解:物块做匀速圆周运动时,受到重力、支持力和弹簧的拉力,弹簧的弹力提供向心力,

设弹簧的形变量为x,根据牛顿第二定律和胡克定律,有:

kx=mω2(l0+x)

解得:

由弹簧的弹力公式有:

F=kx=10N        

答:小球做匀速圆周运动所受到的向心力F为10N.

解析

解:物块做匀速圆周运动时,受到重力、支持力和弹簧的拉力,弹簧的弹力提供向心力,

设弹簧的形变量为x,根据牛顿第二定律和胡克定律,有:

kx=mω2(l0+x)

解得:

由弹簧的弹力公式有:

F=kx=10N        

答:小球做匀速圆周运动所受到的向心力F为10N.

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题型:简答题
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简答题

一根轻杆长L,两端各固定一个质量为m的小球A和B,在距A球处有一转轴O,当杆绕轴在竖直平面内匀速转动时,周期T=2π,当杆转到如图所示的竖直位置时,求两球对杆的作用力.

正确答案

解:对A球,根据牛顿第二定律得:

解得:F1=

杆子对A球的作用力向上,则A球对杆的作用力向下,为压力.对B球,根据牛顿第二定律得:

解得:

杆子对B球的作用力向上,则B球对杆的作用力向下,为拉力.

答:A球对杆则是向下压力,大小为,B球对杆的作用力应向下,大小为

解析

解:对A球,根据牛顿第二定律得:

解得:F1=

杆子对A球的作用力向上,则A球对杆的作用力向下,为压力.对B球,根据牛顿第二定律得:

解得:

杆子对B球的作用力向上,则B球对杆的作用力向下,为拉力.

答:A球对杆则是向下压力,大小为,B球对杆的作用力应向下,大小为

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题型:简答题
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简答题

在探究向心力与质量、转速和半径的关系的实验中,得到如下数据.试根据表中数据分析说明向心力的大小与哪些因素有关.

正确答案

解:①当m、n相同,当r=0.2时,力为F;当r=0.4时,力为2F,因此则有:F∝r;

②同理,当m、r相同,当n=1时,力为F;当n=2时,力为4F,则有:F∝n2

③当r、n 相同,当m=1时,力为4F,当m=2时,力为8F,则有:F∝m;综上所述,则有F∝Kmn2r;               

答:向心力的大小的因素有:F∝Kmn2r.

解析

解:①当m、n相同,当r=0.2时,力为F;当r=0.4时,力为2F,因此则有:F∝r;

②同理,当m、r相同,当n=1时,力为F;当n=2时,力为4F,则有:F∝n2

③当r、n 相同,当m=1时,力为4F,当m=2时,力为8F,则有:F∝m;综上所述,则有F∝Kmn2r;               

答:向心力的大小的因素有:F∝Kmn2r.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,用一连接体一端与一小球相连,绕过O点的水平轴在竖直平面内做圆周运动,设轨道半径为r,图中P、Q两点分别表示小球轨道的最高点和最低点,则以下说法正确的是(  )

A若连接体是轻质细绳时,小球到达P点的速度可以为零

B若连接体是轻质细杆时,小球到达P点的速度可以为零

C若连接体是轻质细绳时,小球在P点受到细绳的拉力可能为零

D若连接体是轻质细杆时,小球在P点受到细杆的作用力为拉力,在Q点受到细杆的作用力为推力

正确答案

B,C

解析

解:A、若连接体是细绳,在P点的临界情况是拉力为零,根据mg=,最小速度为.故A错误,C正确.

B、若连接体是细杆,在P点的最小速度可以为零.故B正确.

D、若连接体是细杆,小球在P点可以表现为拉力,也可以表现为支持力,在Q点只能表现为拉力.故D错误.

故选BC.

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