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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

如图,一圆盘可绕一通过圆心且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上放一块橡皮,橡皮块随圆盘一起转动(俯视为逆时针),某段时间圆盘转速不断增大,但橡皮块仍相对圆盘静止,在这段时间内,关于橡皮块所受合力F的方向的四种表示(俯视图)中,正确的是

A

B

C

D

正确答案

C

解析

知识点

向心力
1
题型:简答题
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简答题 · 16 分

如图所示,一质量为m的小球(小球的大小可以忽略),被a、b两条轻绳悬挂在空中。已知轻绳a的长度为l,上端固定在O 点,轻绳b水平。

(1)若轻绳a与竖直方向的夹角为 ,小球保持静止。画出此时小球的受力图,并求轻绳b对小球的水平拉力的大小;

(2)若轻绳b突然断开,小球由图示位置无初速释放,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳a对小球的拉力。(不计空气阻力,重力加速度取g)

正确答案

见解析。

解析

(1)小球的受力图见上图

根据平衡条件,应满足

可得小球受到的拉力

         

(2)释放后,小球沿圆弧运动,到达最低点,只有重力做功,由系统机械能守恒

则通过最低点时小球的速度

小球沿圆周运动,通过最低点,受重力和绳的拉力,根据牛顿第二定律

解得轻绳对小球的拉力

,方向竖直向上       

知识点

共点力平衡的条件及其应用向心力机械能守恒定律
1
题型:简答题
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简答题 · 16 分

8.同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如题8图所示的实验装置.图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板.M 板上部有一半径为圆弧形的粗糙轨道,P为最高点,Q为最低点,Q点处的切线水平,距底板高为。N板上固定有三个圆环。将质量为的小球从P处静止释放,小球运动至Q飞出后无阻碍地通过各圆环中心,落到底板上距Q水平距离为处。不考虑空气阻力,重力加速度为。求:

(1)距Q水平距离为的圆环中心到底板的高度;

(2)小球运动到Q点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向;

(3)摩擦力对小球做的功.

正确答案

(1)到地板的高度:

(2)速度的大小:   压力的大小:   方向:竖直向下

(3)摩擦力对小球做的功:

解析

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知识点

平抛运动向心力动能定理的应用
1
题型:简答题
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简答题 · 18 分

36.如图18所示,一条带有圆轨道的长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R=0.5m,物块A以v0=6m/s的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q,再沿圆轨道滑出后,与直轨道上P处静止的物块B碰撞,碰后粘在一起运动,P点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L=0.1m,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为μ=0.1,A、B的质量均为m=1kg(重力加速度g取10m/s2;A、B视为质点,碰撞时间极短)。

(1)求A滑过Q点时的速度大小v和受到的弹力大小F;

(2)若碰后AB最终停止在第k个粗糙段上,求k的数值;

(3)求碰后AB滑至第n个(n<k)光滑段上的速度vn与n的关系式。

正确答案

(1)v=4m/s,F=22N;

(2)k=45;vnm/s(其中n=1、2、3、…、44)

解析

知识点

向心力动量守恒定律动能定理的应用
1
题型: 单选题
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单选题 · 3 分

4.如图,一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置,轨道两端登高。质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下,滑到最低点Q时,对轨道的正压力为2mg,重力加速度大小为g,质点自P滑到Q的过程中,克服摩擦力所做的功为(   )

A

B

C

D

正确答案

C

解析

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知识点

向心力动能定理的应用
1
题型:简答题
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简答题 · 20 分

如图所示,固定的半圆形绝缘光滑轨道置于正交的匀强电场和匀强磁场叠加的区域中。轨道半径为R,磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外,电场强度为E,方向水平向左。

(1)一个质量为m的小球(可视为质点)放在轨道上的C点恰好处于静止,圆弧半径OC与水平直径AD的夹角为α(sinα=0.8,cosα=0.6)。求小球所电荷量;试说明小球带何种电荷并陈述理由。

(2)如果将小球从A点由静止释放,小球在圆弧轨道上运动时,对轨道的最大压力是多少?

(3) 若将小球从A点由静止释放,小球沿圆弧轨道运动到最低点时,与另一个质量也为m且静止在O点正下方P点的不带电小球(可视为质点)发生碰撞,设碰撞过程历时可以忽略且无机械能损失也无电荷转移。两小球在运动过程中始终没有脱离圆弧轨道。求第一次碰撞后到第二次碰撞前,两小球在圆弧轨道上上升的最大高度各是多少?

正确答案

见解析。

解析

(1)小球在C点受重力、电场力和轨道的支持力处于平衡,电场力的方向一定是向左的,与电场方向相同,如图所示。因此小球带正电荷。

FNcosα=qE

FNsinα=mg

小球带电荷量

(2)小球从A点释放后,沿圆弧轨道下滑,还受方向指向轨道的洛伦兹力F,力F随速度增大而增大,小球通过C点时速度(设为v)最大,力F最大,且qE和mg的合力方向沿半径OA,因此小球对轨道的压力最大。

由 

通过C点的速度v=

小球在重力、电场力、洛伦兹力和轨道对它的支持力作用下沿轨道做圆周运动,有

F-mgsinα-qEcosα-qvB=

最大压力等于支持力F=

(3)小球1从A点滑下到达P点时速度为vp,由动能定理

可得         

小球1与小球2发生无机械能损失的碰撞,碰后速度分别设为v1和v2,由动量守恒和能量关系

解方程可得      v1=0,

碰后小球2仍不带电,向右沿圆轨道上滑,小球2上升的最大高度设为h2,由机械能守恒定律

可得              

碰后小球1质量和电量都不变,从P点开始无初速向左沿圆轨道上滑至最高点F,设∠AOF为β,小球1上升的最大高度为h1,由动能定理

由几何关系可得

由以上两式可得   

知识点

共点力平衡的条件及其应用向心力电场强度及其叠加运动电荷在磁场中受到的力
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题型: 多选题
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多选题 · 6 分

如图,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO的距离为l,b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕轴缓慢地加速转动,用表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是(    )

Ab一定比a先开始滑动

Ba.b所受的摩擦力始终相等

C=是b开始滑动的临界角速度

D=时,a所受摩擦力的大小为kmg

正确答案

A,C

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知识点

匀速圆周运动向心力
1
题型:简答题
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简答题 · 13 分

14.如图,位于竖直水平面内的光滑轨道由四分之一圆弧ab和抛物线bc组成,圆弧半径Oa水平,b点为抛物线顶点。已知h=2m,,s=。取重力加速度大小

(1)一小环套在轨道上从a点由静止滑下,当其在bc段轨道运动时,与轨道之间无相互作用力,求圆弧轨道的半径;

(2)若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下,求环到达c点时速度的水平分量的大小。

正确答案

(1)一小环套在bc段轨道运动时,与轨道之间无相互作用力,则说明下落到b点时的速度,使得小环套做平抛运动的轨迹与轨道bc重合,故有①,②,从ab滑落过程中,根据动能定理可得③,联立三式可得

(2)下滑过程中,初速度为零,只有重力做功,根据动能定理可得④因为物体滑到c点时与竖直方向的夹角等于(1)问中做平抛运动过程中经过c点时速度与竖直方向的夹角相等,设为,则根据平抛运动规律可知⑤,根据运动的合成与分解可得⑥联立①②④⑤⑥可得

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知识点

平抛运动向心力
1
题型: 单选题
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单选题 · 6 分

4.未来的星际航行中,宇航员长期处于零重力状态,为缓解这种状态带来的不适,有人设想在未来的航天器上加装一段圆柱形“旋转舱”,如图所示,当旋转舱绕其轴线匀速旋转时,宇航员站在旋转舱内圆柱形侧壁上,可以受到与他站在地球表面时相同大小的支持力,为达到目的,下列说法正确的是(   )

A旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越大

B旋转舱的半径越大,转动的角速度就应越小

C宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越大

D宇航员质量越大,旋转舱的角速度就应越小

正确答案

B

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知识点

向心力
1
题型:简答题
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简答题 · 18 分

23.如图甲所示,物块与质量为m的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接。物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上,小球与右侧滑轮的距离为开始时物块和小球均静止,将此时传感装置的示数记为初始值。现给小球施加一始终垂直于段细绳的力,将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成60°角,如图乙所示,此时传感装置的示数为初始值的1.25倍;再将小球由静止释放,当运动至最低位置时,传感装置的示数为初始值的0.6倍。不计滑轮的大小和摩擦,重力加速度的大小为

求:

(1)物块的质量;

(2)从释放到运动至最低位置的过程中,小球克服空气阻力所做的功。

正确答案

(1)3m;

(2)0.1mgl;

解析:对小球摆到最低点的过程,根据动能定理可知:,联立解得:Wf=0.1mgl

解析

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知识点

向心力功能关系
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