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题型: 单选题
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单选题

(2016春•河南校级月考)如图所示,甲、乙两水平圆盘紧靠在一块,甲圆盘为主动轮,乙靠摩擦随甲转动无滑动.甲圆盘与乙圆盘的半径之比为r:r=3:1,两圆盘和小物体m1、m2之间的动摩擦因数相同,m1距O点为2r,m2距O′点为r,当甲缓慢转动起来且转速慢慢增加时(  )

A滑动前m1与m2的角速度之比ω1:ω2=3:1

B滑动前m1与m2的向心加速度之比a1:a2=1:3

C随转速慢慢增加,m1先开始滑动

D随转速慢慢增加,m2先开始滑动

正确答案

D

解析

解:A、甲、乙两轮子边缘上的各点线速度大小相等,有:ω1•3r=ω2•r,则得ω:ω=1:3,所以物块相对盘开始滑动前,m1与m2的角速度之比为1:3.故A错误.

B、物块相对盘开始滑动前,根据a=ω2r得:m1与m2的向心加速度之比为 a1:a212•2r:ω22r=2:9,故B错误.

C、D、根据μmg=mrω2知,临界角速度,可知甲乙的临界角速度之比为,甲乙线速度相等,甲乙的角速度之比为ω:ω=1:3,可知当转速增加时,m2先达到临界角速度,所以m2先开始滑动.故D正确,C错误.

故选:D

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,轻绳一端系着小球在竖直平面内做圆周运动,过最低点Q时速度为v0,已知绳长为l,重力加速度为g,则(  )

A小球运动到最低点Q时,处于失重状态

Bv0取合适值,小球运动到最高点P时,瞬时速度可减为零

C速度v0越大,则在P、Q两点绳对小球的拉力差越大

D当v0时,则小球运动过程中细绳始终处于绷紧状态

正确答案

D

解析

解:A、小球在最低点时.重力与拉力的合力提供向心力,所以小球受到的拉力一定大于重力,故小球处于超重状态.故A错误;

B、由于细绳不能支撑小球,所以小球运动到最高点P时,瞬时速度不可能,由mg=m,得最高点最小速度为 v=,故B错误.

C、设小球在最高点的速度为v1,最低点的速度为v2;由动能定理得:

  mg(2l)=m-m…①

球经过最高点P:mg+F1=…②

球经过最低点Q时,受重力和绳子的拉力,如图

根据牛顿第二定律得到,F2-mg=m…③

联立①②③解得:F2-F1=6mg,与小球的速度v0无关.故C错误;

D、设小球恰好运动到与圆心等高位置时在最高点的速度为v,则

由机械能守恒得 mgl=,v=

则v0,小球上升的最高点尚不到与圆心等高位置,所以细绳始终处于绷紧状态.故D正确.

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在男女双人花样滑冰运动中,男运动员以自己为转动轴拉着女运动员作匀速圆周运动,若男运动员的转动周期为2s,女运动员触地冰鞋的线速度为6.28m/s,求:

(1)女运动员作圆周运动的角速度

(2)女运动员触地冰鞋作圆周运动的半径.

正确答案

解:(1)已知转动周期为 T=2s,则女运动员的角速度为ω===π rad/s

(2)女运动员触地冰鞋的线速度为 v=6.28m/s,

因为线速度 v=ωr

解得:r==m=2m

答:

(1)女运动员做圆周运动的角速度为πrad/s;

(2)触地冰鞋做圆周运动的半径为2m.

解析

解:(1)已知转动周期为 T=2s,则女运动员的角速度为ω===π rad/s

(2)女运动员触地冰鞋的线速度为 v=6.28m/s,

因为线速度 v=ωr

解得:r==m=2m

答:

(1)女运动员做圆周运动的角速度为πrad/s;

(2)触地冰鞋做圆周运动的半径为2m.

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题型:简答题
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简答题

一位链球运动员在水平面内旋转质量为m=4kg的链球,链球做匀速圆周运动且周期T=1s,转动半径为r=2.0m.求:

(1)链球的线速度大小;

(2)链球做圆周运动需要的向心力.

正确答案

解:(1)链球的角速度为:

ω==2πrad/s,

故线速度:

v=rω=4πm/s=12.56m/s

(2)根据向心力公式为:

F=mω2r

得:F=4×(2π)2×2=295.8N

答:(1)链球的线速度为12.56m/s;

(2)链球做圆周运动需要的向心力为295.8N.

解析

解:(1)链球的角速度为:

ω==2πrad/s,

故线速度:

v=rω=4πm/s=12.56m/s

(2)根据向心力公式为:

F=mω2r

得:F=4×(2π)2×2=295.8N

答:(1)链球的线速度为12.56m/s;

(2)链球做圆周运动需要的向心力为295.8N.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•南京校级期末)如图所示,小球A质量为m.固定在长为L的轻细直杆一端,并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动.如果小球经过最高位置时,杆对球的作用力为拉力,拉力大小等于球的重力.求

(1)球在最高点时的速度大小.

(2)当小球经过最低点时速度为,杆对球的作用力的大小和球的向心加速度大小.

正确答案

解:(1)根据小球做圆运动的条件,合外力等于向心力.

mg+F=  ①

F=mg        ②

解①②两式得:v=

(2)根据小球做圆运动的条件,合外力等于向心力.

F-mg=

所以F=mg+=7mg

球的向心加速度

a==6g   

答:(1)球在最高位置时的速度大小为

(2)当小球经过最低点时速度为,杆对球的作用力为7mg,球的向心加速度为6g.

解析

解:(1)根据小球做圆运动的条件,合外力等于向心力.

mg+F=  ①

F=mg        ②

解①②两式得:v=

(2)根据小球做圆运动的条件,合外力等于向心力.

F-mg=

所以F=mg+=7mg

球的向心加速度

a==6g   

答:(1)球在最高位置时的速度大小为

(2)当小球经过最低点时速度为,杆对球的作用力为7mg,球的向心加速度为6g.

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题型: 单选题
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单选题

汽车以速度v在水平地面上转弯时,与地面的摩擦力达到最大,若汽车速率为原来的2倍且不发生侧移,则其转弯半径应(  )

A减为原来的

B减为原来的

C增为原来的2倍

D增为原来的4倍

正确答案

D

解析

解:在水平面上做匀速圆周运动的物体所需的向心力是有摩擦力提供,根据汽车以某一速率在水平地面上匀速率转弯时,地面对车的侧向摩擦力正好达到最大,可以判断此时的摩擦力等于滑动摩擦力的大小,根据牛顿第二定律得:μmg=m

当速度增大两倍时,地面所提供的摩擦力不能增大,所以此时只能增加轨道半径来减小汽车做圆周运动所需的向心力.

根据牛顿第二定律得:μmg=m由两式解得:r=4R

故选:D

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题型: 多选题
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多选题

(2014春•安源区校级月考)一质量为m的物体在竖直平面内沿半径为r的半圆轨道运动(图),经过最低点D时的速度为v,已知轨道与物体间的动摩擦因数μ,则当物体经过D点时(  )

A对轨道的压力为mg

B向心加速度为

C向心力为m(g+

D摩擦力为μm(g+

正确答案

B,D

解析

解:物块滑到轨道最低点时,由重力和轨道的支持力提供物块的向心力,由牛顿第二定律得

 FN-mg=m

得到FN=m(g+

根据牛顿第三定律知物体对轨道的压力大小 FN′=FN=m(g+

向心加速度为 a=,向心力为 F=ma=m

则当小物块滑到最低点时受到的摩擦力为f=μFN=μm(g+

故选:BD

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题型:简答题
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简答题

有一辆质量为1.2t的小汽车驶上半径为50m的圆弧形拱桥.问:

(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力是多大?

(2)汽车以多大的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空?

(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,速度要多大?(重力加速度g取10m/s2,地球半径R取6.4×103km)

正确答案

解: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-=9600N

(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

(3)压力正好为零,则F=G=

解得:v==8×103m/s

答:(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力是9600N;

(2)汽车以m/s的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空?

(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,速度为8×103m/s

解析

解: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-=9600N

(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

(3)压力正好为零,则F=G=

解得:v==8×103m/s

答:(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力是9600N;

(2)汽车以m/s的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空?

(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,速度为8×103m/s

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题型:简答题
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简答题

如图,有一光滑的半径可变的圆弧轨道处于竖直平面内,圆心O点离地高度为H.现调节轨道半径,让一可视为质点的小球a从与O点等高的轨道最高点由静止沿轨道下落,使小球离开轨道后运动的水平位移s 最大,则小球脱离轨道最低点时的速度大小应为多少?

正确答案

解:设圆形轨道的半径为r,则小球做平抛运动的高度为H-r,

小球从最高点运动到轨道最低点的过程中,运用动能定理得:

mgr=mv2

解得:

v=

小球从轨道最低点抛出后做平抛运动,则有:

t=

水平位移:

S=vt==

当H-r=r时,S取最大值,即:

r=

所以:

v==

答:使小球离开轨道后运动的水平位移s 最大,则小球脱离轨道最低点时的速度大小应为

解析

解:设圆形轨道的半径为r,则小球做平抛运动的高度为H-r,

小球从最高点运动到轨道最低点的过程中,运用动能定理得:

mgr=mv2

解得:

v=

小球从轨道最低点抛出后做平抛运动,则有:

t=

水平位移:

S=vt==

当H-r=r时,S取最大值,即:

r=

所以:

v==

答:使小球离开轨道后运动的水平位移s 最大,则小球脱离轨道最低点时的速度大小应为

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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的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是(  )

A球A的线速度必定大于球B的线速度

B球A的角速度必定等于球B的角速度

C球A的运动周期必定小于球B的运动周期

D球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力

正确答案

A

解析

解:A、对小球受力分析,小球受到重力和支持力,它们的合力提供向心力,如图

根据牛顿第二定律,有:

F=mgtanθ=m

解得:v=

由于A球的转动半径较大,A线速度较大.故A正确.

B、ω=,由于A球的转动半径较大,则A的角速度较小.故B错误.

C、周期T==2π,因为A的半径较大,则周期较大.故C错误.

D、由上分析可知,筒对小球的支持力N=,与轨道半径无关,则由牛顿第三定律得知,小球对筒的压力也与半径无关,即有球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力.故D错误.

故选:A.

下一知识点 : 生活中的圆周运动
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