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题型: 单选题
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单选题

如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒,其轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动.有一质量为m的小球A紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动,筒口半径和筒高分别为R和H,小球A所在的高度为筒高的一半.已知重力加速度为g,则(  )

A小球A受到的合力方向垂直筒壁斜向上

B小球A受到重力、支持力和向心力三个力作用

C小球A受到的合力大小为

D小球A做匀速圆周运动的角速度ω=

正确答案

D

解析

解:A、如右图所示,小球受重力和支持力而做匀速圆周运动,由合力提供向心力,合力F一定指向圆心;故A错误.

B、小球A受到重力、支持力,向心力是重力和支持力的合力,故B错误.

C、设圆锥母线的倾角为θ,由力的合成可知,F=mgtanθ=mg,故C错误.

D、由牛顿第二定律得 mgtanθ=mrω2;由几何关系可知,r=;解得:ω=;故D正确.

故选:D

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题型: 单选题
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单选题

“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术,演员骑车在倾角很大的桶  面上做圆周运动而不掉下来.如图所示,已知桶壁的倾角为θ,车和人的总质量为m,做圆周运动的半径为r,若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦力,下列说法正确的是(  )

A人和车的速度为

B桶面对车的弹力为

C桶面对车的弹力为

D人和车的速度为

正确答案

A

解析

解:A、根据几何关系得:人和车所受的合力为:F=mgtanθ,根据得:.故A正确,D错误.

B、根据平行四边形定则知,桶面对车的弹力为:N=.故BC错误.

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

质量为800kg的小汽车驶过一半径为50m的圆形拱桥,到桥顶时的速度为5m/s,g=10m/s2,求:

(1)此时汽车对桥的压力.

(2)若汽车到达桥顶时对桥的压力为零,且车不脱离桥面,到达桥顶时汽车的速度是多大?

正确答案

解:(1)如图所示,汽车到达桥顶时,竖直方向受到重力G和桥对它的支持力N的作用.汽车对桥顶的压力大小等于桥顶对汽车的支持力N,汽车过桥时做圆周运动,重力和支持力的合力提供向心力,即:F=G-N;

根据向心力公式:F=

有:N=G-F=mg-=7600N,

根据牛顿第三定律可知

此时汽车对桥的压力为7600N,方向竖直向下

(2)汽车经过桥顶恰好对桥没有压力,则N=0,即汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供,所以有:

F=G=

解得:v=m/s

答:(1)此时汽车对桥的压力为7600N,方向竖直向下;

(2)到达桥顶时汽车的速度是m/s

解析

解:(1)如图所示,汽车到达桥顶时,竖直方向受到重力G和桥对它的支持力N的作用.汽车对桥顶的压力大小等于桥顶对汽车的支持力N,汽车过桥时做圆周运动,重力和支持力的合力提供向心力,即:F=G-N;

根据向心力公式:F=

有:N=G-F=mg-=7600N,

根据牛顿第三定律可知

此时汽车对桥的压力为7600N,方向竖直向下

(2)汽车经过桥顶恰好对桥没有压力,则N=0,即汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供,所以有:

F=G=

解得:v=m/s

答:(1)此时汽车对桥的压力为7600N,方向竖直向下;

(2)到达桥顶时汽车的速度是m/s

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题型: 多选题
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多选题

(多选)如图所示,小球m在竖直放置的光滑的圆形管道内做圆周运动,下列说法正确的是(  ) 

A小球通过最高点时的最小速度是

B小球通过最高点时的最小速度为零

C小球通过最低点时对管壁压力一定大于重力

D小球在水平线ab以下的管道中运动时外侧管壁对小球一定有作用力

正确答案

B,C,D

解析

解:A、在最高点,由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用,当小球的速度等于0时,内管对小球产生弹力,大小为mg,故最小速度为0.故A错误,B正确.

C、小球在最低点,靠支持力和重力的合力提供向心力,因为合力的方向向上,则支持力一定大于重力,可知小球对管壁的压力一定大于重力,故C正确.

D、小球在水平线ab以下的管道中运动时,靠径向的合力提供向心力,可知外侧管壁对小球一定有作用力,故D正确.

故选:BCD.

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题型: 多选题
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多选题

如图,细杆的一端与小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动,细杆长0.5m,小球质量为3.0kg,现给小球一初速度使它做竖直面内的圆周运动,若小球通过轨道最低点a处的速度为va=4m/s,通过轨道最高点b处的速度为vb=2m/s,取g=10m/s2,则通过最低点和最高点时,细杆对小球作用力的情况是(  )

Aa处方向竖直向下,大小为126N

Ba处方向竖直向上,大小为126N

Cb处方向竖直向下,大小为6N

Db处方向竖直向上,大小为6N

正确答案

B,D

解析

解:在a处:,得FT==126N,方向竖直向上,故A错误,B正确; 

b点:假设杆对球的作用力竖直向下,有,得F===-6N,“-”说明杆对球作用力应该竖直向上,故D正确,C错误.

故选:BD.

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