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题型: 多选题
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多选题

绳子的一端拴着一重物,以手握住绳子另一端,使重物在水平面内做匀速圆周运动,下列判断中正确的是(  )

A每秒转数相同时,绳长的容易断

B线速度大小相等时,绳短的容易断

C旋转周期相同时,绳短的容易断

D线速度大小相等时,绳长的容易断

正确答案

A,B

解析

解:A、每秒转数相同时,则小球的角速度一定,根据F=mrω2知,绳子越长,拉力越大,则越容易断.故A正确.

B、线速度相等时,根据知,绳越短,拉力越大,则越容易断.故B正确,D错误.

C、旋转的周期相同,则角速度相同,根据F=mrω2知,绳子越短,拉力越小,越不容易断.故C错误.

故选:AB.

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题型:简答题
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简答题

长L=0.5m、质量可忽略的杆,其一端固定于O点,另一端连有质量m=2kg的小球,它绕O点在竖直平面内做圆周运动.当通过最高点时,如图所示,求下列情况下,杆受到的力(计算出大小,并说明是拉力还是压力,g取10m/s2):

(1)当v=1m/s时,杆受到的力多大,是什么力?

(2)当v=4m/s时,杆受到的力多大,是什么力?

正确答案

解:对小球受力分析,假设杆子对小球的作用力方向竖直向上大小为F:

根据牛顿第二定律:mg-F=

(1)当v=1m/s时,解得:F=mg-=16N

故杆子对小球的作用力大小为16N,方向向上.

根据牛顿第三定律小球对杆子的作用力为向下的压力,大小为16N.

(2)当v=4m/s时,解得:F=mg-=-44N,负号表示力F的方向与题目假设的方向相反,

故杆子对小球的作用力大小为44N,方向向下.

根据牛顿第三定律小球对杆子的作用力为向上的拉力,大小为44N.

答:(1)当v=1m/s时,杆受到的力大小为16N,方向向下,是压力.

(2)当v=4m/s时,杆受到的力大小为44N,方向向上,是拉力.

解析

解:对小球受力分析,假设杆子对小球的作用力方向竖直向上大小为F:

根据牛顿第二定律:mg-F=

(1)当v=1m/s时,解得:F=mg-=16N

故杆子对小球的作用力大小为16N,方向向上.

根据牛顿第三定律小球对杆子的作用力为向下的压力,大小为16N.

(2)当v=4m/s时,解得:F=mg-=-44N,负号表示力F的方向与题目假设的方向相反,

故杆子对小球的作用力大小为44N,方向向下.

根据牛顿第三定律小球对杆子的作用力为向上的拉力,大小为44N.

答:(1)当v=1m/s时,杆受到的力大小为16N,方向向下,是压力.

(2)当v=4m/s时,杆受到的力大小为44N,方向向上,是拉力.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,汽车以m/s的速度通过凸形桥最高点时,对桥的压力是车重的一半,则圆弧形桥面的半径为______m;当车速为______m/s时,车对桥面最高点的压力恰好为零.(g=10m/s2

正确答案

160

40

解析

解:汽车在桥顶,靠竖直方向上的合力提供向心力,

根据牛顿第二定律得

mg-N=m

又:N=mg

联立两式代入数据解得R=160m.

当压力为零时,靠重力提供向心力,则有:

mg=m

解得v=40m/s.

故答案为:160;    40

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题型: 单选题
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单选题

中国高铁的技术代表当今世界最先进的技术,最高时速可达500km/h.假设有一高速列车在水平面内行驶,以360km/h的速度拐弯,拐弯的半径为1km,则质量为50kg的乘客在拐弯过程中所受到的火车给他的作用力的大小为(g取10m/s2)(  )

A500N

B1000N

C500

D0

正确答案

C

解析

解:乘客随着火车做匀速圆周运动,受重力、弹力,根据牛顿第二定律,有:

Ny=mg=50×10=500N                ①

Nx=m=50×=500N             ②

故火车给乘客的作用力的大小为:

N=

故选:C.

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题型:简答题
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简答题

如图,质量M=800kg的汽车通过圆形拱形桥时的速率恒定,拱形桥的半径R=10m.(重力加速度g=10m/s2)试求:

(1)汽车在最高点对拱形桥的压力为车重的四分之三时,汽车的速率;

(2)汽车在最高点对拱形桥的压力为零时,汽车的速率.

正确答案

解:(1)由题意可知,汽车在最高点受到的支持力为:

则根据合力提供圆周运动向心力有:

解得:v===5m/s

(2)汽车在最高点对拱形桥的压力为零时,只受重力作用,则合力提供圆周运动向心力:

解得:v===10m/s

答:(1)汽车在最高点对拱形桥的压力为车重的四分之三时,汽车的速率为5m/s;

(2)汽车在最高点对拱形桥的压力为零时,汽车的速率为10m/s.

解析

解:(1)由题意可知,汽车在最高点受到的支持力为:

则根据合力提供圆周运动向心力有:

解得:v===5m/s

(2)汽车在最高点对拱形桥的压力为零时,只受重力作用,则合力提供圆周运动向心力:

解得:v===10m/s

答:(1)汽车在最高点对拱形桥的压力为车重的四分之三时,汽车的速率为5m/s;

(2)汽车在最高点对拱形桥的压力为零时,汽车的速率为10m/s.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,长为L的轻杆,一端固定一个小球,另一端固定在光滑的水平轴上,使小球在竖直平面内作圆周运动,关于小球在最高点的速度v0下列说法中正确的是(  )

Av0的最小值为

Bv0的最小值为0

C当v0值逐渐增大时,杆对小球的弹力逐渐增大

D当v0值逐渐减小时,杆对小球的弹力逐渐减小

正确答案

B,C

解析

解:A、由于杆子能支撑小球,小球在最高点的最小速度为零.故A错误,B正确.

C、在最高点,若速度v0=,杆子的作用力为零.当v0时,杆子表现为拉力,设拉力大小为F.根据牛顿第二定律得:mg+F=m,得:F=m-mg

可知,速度逐渐增大时,向心力增大,杆子对小球的拉力增大.故C正确.

D、当v0时,杆子表现为支持力,根据牛顿第二定律得:mg-F=m,得:F=mg-m

可知,速度逐渐减小时,向心力减小,则杆子对小球的支持力增大.故D错误.

故选:BC.

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题型: 单选题
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单选题

“六十甲子”是古人发明用来计时的方法,也是一种表示自然界五行之气循环流转的直观表示法.某学校物理兴趣小组用空心透明粗糙塑料管制作了如图所示的竖直“60”造型.两个“0”字型圆的半径均为R.让一质量为m、直径略小于管径的小球从入口A处无初速度放入,B、C、D是轨道上的三点,E为出口,其高度低于入口A.已知BC是“0”字型的一条竖直方向的直径,D点是左侧“0”字型上的一点,与圆心等高,A比C高R,当地的重力加速度为g,则小球在整个运动过程中,下列说法错误的是(  )

A如果是光滑小球,在D点处,塑料管的左侧对小球的压力4mg

B如果是光滑小球,小球一定能从E点射出

C如果是不光滑小球,且能通过C点,此处塑料管对小球的作用力小于mg

D如果是不光滑小球,小球不可能停在B点

正确答案

D

解析

解:A、若球光滑,根据动能定理得,,再由牛顿第二定律得,.联立两式解得N=4mg.故A正确.

B、因为A点比E点高,且球光滑,根据机械能守恒,小球一定能从E点射出.故B正确.

C、若球光滑,根据动能定理得,,N+mg=,解得N=mg.因为小球不光滑,到达C点的速度小于,所以塑料管对小球的作用 力小于mg.故C正确.

D、若小球不光滑,可能不能越过C点,最终会停在B点.故D错误.

本题选错误的,故选D.

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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,轻质细绳悬挂质量为m的小球在水平面内做匀速圆周运动.已知绳子长度为L,绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ,

求:(1)绳中的拉力大小;

(2)小球运动的角速度的大小.

正确答案

解:对摆球进行受力分析,受重力mg和绳子的拉力T作用.

(1)在竖直方向上,合力为零,有:Tcosθ=mg

得:T=

(2)在水平方向上,合力提供向心力,有:Fn=mg•tanθ=mω2R

有几何关系可知:R=Lsinθ

联立解得:ω=

答:(1)绳中的拉力大小为

(2)小球运动的角速度的大小为

解析

解:对摆球进行受力分析,受重力mg和绳子的拉力T作用.

(1)在竖直方向上,合力为零,有:Tcosθ=mg

得:T=

(2)在水平方向上,合力提供向心力,有:Fn=mg•tanθ=mω2R

有几何关系可知:R=Lsinθ

联立解得:ω=

答:(1)绳中的拉力大小为

(2)小球运动的角速度的大小为

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题型: 多选题
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多选题

经长期观测人们在宇宙中已经发现了“双星系统”,“双星系统”由两颗相距较近的恒星组成,每个恒星的线度远小于两个星体之间的距离,而且双星系统一般远离其他天体.如图所示,两颗星球组成的双星,在相互之间的万有引力作用下,绕连线上的O点做周期相同的匀速圆周运动.现测得两颗星之间的距离为L,质量之比为m1:m2=3:2.则可知(  )

Am1:m2做圆周运动的角速度之比为3:2

Bm1:m2做圆周运动的线速度之比为2:3

Cm2做圆周运动的半径为L

Dm2做圆周运动的半径为L

正确答案

B,D

解析

解:双星靠相互间的万有引力提供向心力,具有相同的角速度,

对m1:G=m1ω2r1

对m2:G=m2ω2r2

得:m1r1=m2r2==

所以r1=L,r2=L.

又v=rω,所以线速度之比:

==

故AC错误、BD正确.

故选:BD.

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题型: 多选题
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多选题

一竖直放置的内壁光滑的环形圆管内有一质量为m的运动小球(球半径小于圆管内径),如图所示.若该环形圆管半径为R(其内径很小),小球通过最低点时的速度v=,则下列说法中正确的是(  )

A小球经过最高点时的速度为

B小球不能到达最高点

C小球通过最高点时,对圆管的压力等于0.5mg

D小球经过最高点时,与圆管的内侧接触,对圆管产生竖直向下的压力

正确答案

A,C,D

解析

解:

A、根据机械能守恒定律有:+mg•2R=,又由题v=,解得 小球经过最高点时的速度 v′=,故A正确.

B、由于v′>0,所以小球能到达最高点,故B错误.

C、D、在最高点,根据牛二定律有:mg-N=m,解得N=,方向向上,根据牛顿第三定律可知小球对圆管的压力N=N′=mg,方向向下,则CD正确.

故选:ACD.

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