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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

19.如图所示,在半径为R的水平圆盘中心轴正上方口处水平抛出一小球,圆盘以角速度ω作匀速转动,当圆盘半径ob恰好转到与初速度方向相同且平行的位置时,将小球抛出,要使球与圆盘只碰一次,且落点为b,重力加速度为g,小球抛点a距圆盘的高度^和小球的初速度v0可能应满足

A

B

C

D

正确答案

B,D

解析

小球做平抛运动,根据,根据圆周运动的周期性知,所以,(n=1、2、3…),小球的初速度为: , (n=1、2、3…),所以当n=2时,B正确,当n=4时,D正确,当n=1时,A、C错误;故本题选BD

考查方向

匀速圆周运动,平抛运动相结合的问题。

解题思路

圆盘转动的时间和小球平抛运动的时间相等,结合圆周运动的周期性求出时间的表达式,由

小球做平抛运动,小球在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向做自由落体运动,找出高度的表达式,根据水平位移和时间求出初速度的表达式,根据表达式分析确定。

易错点

忽略圆周运动的周期性,两个运动相碰时间相等。

知识点

平抛运动匀速圆周运动
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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

3.如图所示为一种叫做“魔盘”的娱乐设施,当转盘转动很慢时,人会随着“磨盘”一起转动,当“魔盘”转动到一定速度时,人会“贴”在“魔盘”竖直壁上,而不会滑下。若磨盘半径为r,人与魔盘竖直壁间的动摩擦因数为μ,在人“贴”在“魔盘”竖直壁上,随“魔盘”一起运动过程中,则下列说法正确的是()

A人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力和向心力作用

B如果转速变大,人与器壁之间的摩擦力变大

C如果转速变大,人与器壁之间的弹力不变

D“魔盘”的转速一定不小于

正确答案

D

解析

       受力分析知分析性质力,所以没有向心力。A错误;

       人在竖直方向受到重力和摩擦力,二力平衡,则知转速变大时,人与器壁之间的摩擦力不变.故B错误;

       如果转速变大,由,知人与器壁之间的弹力变大,故C错误;

       人恰好贴在魔盘上时,有 mg≤f, ,又f=μN,解得转速为 n≥,故“魔盘”的转速一定大于 ,故D正确

故选D

考查方向

本题主要考查了力学-曲线运动-圆周运动-向心力,

解题思路

人随“魔盘”转动过程中受重力、弹力、摩擦力作用;由弹力提供圆周运动所需的向心力,由牛顿第二定律和向心力公式结合分析

易错点

人恰好贴在魔盘上时,有 mg≤f

知识点

匀速圆周运动向心力
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

4.儿童乐园里的游戏“空中飞椅”简化模型如图所示,座椅通过钢丝绳与顶端转盘连接.已知正常工作时转盘的转速一定。设绳长为L,绳与竖直方向夹角为θ,座椅中人的质量为m.则下列说法正确的是()

AL变长时,θ将变大

BL变短时,θ将变大

Cm越大,θ越小

Dm越大,θ越大

正确答案

A

解析

对“空中飞椅”受力分析得:,由以上两式可得 ,与m无关,CD错误;根据数学知识知,L变长时,θ将变大,A正确,B错误。

故选A。

考查方向

本题主要考查了 力学,曲线运动,匀速圆周运动。   

解题思路

合力提供向心力

易错点

匀速圆周运动,合力提供向心力是解题的关键。

知识点

牛顿第二定律匀速圆周运动向心力
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

20.如图所示,一质量为m的小球置于半径为R的光滑竖直圆轨道最低点A处,B为轨道最高点,CD为圆的水平直径两端点。轻质弹簧的一端固定在圆心O点,另一端与小球栓接,已知弹簧的劲度系数为,原长为L = 2R,弹簧始终处于弹性限度内,若给小球一水平初速度v0,已知重力加速度为g,则

A无论v0多大,小球均不会离开圆轨道

B若在则小球会在BD间脱离圆轨道

C只要,小球就能做完整的圆周运动

D只要小球能做完整圆周运动,则小球与轨道间最大压力与最小压力之差与v0无关

正确答案

A,C,D

解析

A选项,明确小球离开轨道的条件:当小球与轨道压力小于零时;对小球进行受力分析,小球收重力,弹簧弹力,或者受到轨道的支持力,我们把这些力按沿着弹簧的方向和垂直于弹簧的方向分解,设重力与弹簧的夹角θ,有:mgcosθ+N=kΔx=mg,所以N= mgmgcosθ≥0,当小球到最高点时,θ=0,N=0,当小球与轨道的压力一直存在时,小球不会脱离轨道,当压力为零时,小球在最高点,任然不会脱离轨道,故无论v0多大,小球均不会离开圆轨道,A选项正确,

B选项错误。

C选项,完成圆周运动的条件是:小球到最高点的时,所与的向心力大于等于合外力能提供的最小向心力;由题可知,小球在最高点时,当压力越大时,合外力提供的向心力越大,当压力为零时合外力提供的向心力最小,F最小合力=mg-F弹力=0,根据条件有≥F最小合力=0,即vB≥0;根据动能定理有:mvB2mv02=﹣2mgRmvB2mv02-2mgR≥0,解得v02,故C选项正确。

D选项,设小球在最高点时,受到轨道的压力为N1,最低点为N2,小球在最高点B点时合外力提供向心力:N1+mg-F弹力=,因为F弹力= kΔx=mg,所以N1 =;小球在最低点A点时,合外力提供向心力:N2-mg-F弹力= N2=+2mg;所以最大压力与最小压力之差= N2N1=2mg,根据动能定理:mvB2mv02=﹣2mgR,所以得出N2N1=2mg=6mg,所以,压力差与速度v0无关恒等于6mg,D选项正确。

考查方向

1、考查圆周运动中向心力与速度的关系:F向心=,以及物体“刚好完成圆周运动”的物理条件:小球与轨道之间的压力为零,除此之外的力的合力刚好等于物体所需的向心力。

2、考查弹簧弹力与伸长量之间的关系。

3、考查能量的转化、功能关系及动能定理。

解题思路

1、首先根据弹簧弹力的公式:F=kx计算出弹簧的弹力,当小球与轨道压力为零时,求出小球在最高点D点的合外力,根据合外力提供向心力,计算出小球在D点所需的最小速度vD,只要小球在最高点速度大于等于小球在D点所需的最小速度vD,小球便能完成完整的圆周运动。

2、再根据动能定理公式计算出小球在最低点的最小速度v0mvD2mv02=﹣2mgR

3、根据动能定理与合外力提供向心力的公式计算小球在A、D两点对轨道的压力差。

易错点

1、对小球“能完成圆周运动”的物理条件不清楚。

2、对小球离开圆轨道的条件不清楚。

知识点

牛顿第二定律匀速圆周运动
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

5.近年许多电视台推出户外有奖冲关的游戏节目,如图所示(俯视图)是某台设计的冲关活动中的一个环节。要求挑战者从平台A上跳到以O为转轴的快速旋转的水平转盘上而不落入水中。已知平台到转盘盘面的竖直高度为1.25 m,平台边缘到转盘边缘的水平距离为1 m,转盘半径为2m,以12.5 r/min的转速匀速转动,转盘边缘间隔均匀地固定有6个相同障碍桩,障碍桩及桩和桩之间的间隔对应的圆心角均相等。若某挑战者在如图所示时刻从平台边缘以水平速度沿 AO方向跳离平台,把人视为质点,不计桩的厚度,g取10 m/s2,则能穿过间隙跳上转盘的最小起跳速度为 ()

A1.5 m/s

B2 m/s

C2.5 m/s

D3 m/s

正确答案

C

解析

          由图可知转盘间隙对应的圆心角θ=,因此人穿过间隙的最长时间tm==0.4s,故最小起跳速度v==2.5m/s,故C选项正确。

考查方向

1、考查匀速圆周运动角速度的表达式:

2、考查平抛运动,运动的合成与分解。

解题思路

1、首先分析人所做运动的类型;根据平抛运动中运动的分解求解;只需要计算水平方向的运动。

2、根据角速度的表达式:ω=计算出人穿过间隙的最长时间tm

3、根据平抛运动在水平方向上的计算公式:x=vt,计算出人的最小起跳速度。

易错点

1、对题意理解不清楚。

2、对人的运动类型分析不够清楚。

知识点

平抛运动匀速圆周运动
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