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题型:填空题
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填空题

一物体在水平面内沿半径r=20cm的圆轨道做匀速圆周运动,线速度v=0.2m/s,那么它的向心加速度为___________m/s2,它的角速度为____________rad/s。

正确答案

0.2;1

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量是0.18kg 的小球,拉住线的另一端,使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动,当小球的转速增加到原转速的3倍时,细线断裂,这时测得断前瞬间线的拉力比原来大40N,求:

(1)线断裂的瞬间,线的拉力为多大;

(2)这时小球运动的线速度为多大;

(3)如果桌面高出地面0.8m,线断后小球飞出去落在离桌面的水平距离为多少的地方?(取10m/s2

正确答案

解:(1)小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力作用;重力mg、桌面弹力FN和细线的拉力F,

重力mg和弹力FN平衡,线的拉力提供向心力,

设原来的角速度为,线上的拉力是,加快后的角速度为,线断时的拉力是

,所以

线断时

(2)设线断时小球的线速度大小为v,由,得

(3)由平抛运动规律得小球在空中运动的时间

小球落地处离开桌面的水平距离

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题型:简答题
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简答题

如图所示,有一长为L的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动。已知水平地面上的C点位于O点正下方,且到O点的距离为1.9L。不计空气阻力。求:

(1)小球通过最高点A时的速度vA

(2)小球通过最低点B时,细线对小球的拉力T;

(3)若小球运动到最低点B时细线恰好断裂,小球落地点到C点的距离。

正确答案

解:(1)小球恰好能做完整的圆周运动,则小球通过A点时细线的拉力为零,根据向心力公式有:

      解得:

(2)小球从A点运动到B点,由机械能守恒定律有:

      解得:

      小球在B点时根据牛顿第二定律有:

      解得:T=6mg

(3)小球运动到B点时细线断裂,小球做平抛运动,有:

      x=vBt=3L

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题型:简答题
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简答题

在同一水平高度上有A、B两物体,它们的质量分别为m、M,A物体从如图所示位置开始以角速度ω绕O点在竖直平面内顺时针做匀速圆周运动,其轨道半径为R,同时,B物体在力F作用下由静止开始在光滑水平面上沿x轴正方向做直线运动,如图所示.试问:

(1)A物体运动到什么位置时,它的速度可能与B物体相同?

(2)要使两物体速度相同,作用在B物体上的力F应多大?

(3)当物体速度相同时,B物体的最小位移是多少?

正确答案

解:(1)要使A、B两物体速度相同,A物体必须运动到圆周最高点,此时两者速度方向都向右.

(2)当物体A第一次到圆周最高点时:

t1=.

当物体A第二次到圆周最高点时:t2=(+1)T=(+1)·

则当物体A第n+1次到圆周最高点时:tn+1=(+n)T=(+n)·     ①

要使两物体速度相同,则有va=vb

即ab·tn+1=tn+1=va=ωR    ②

联立①②式可解得:

F=(n=0,1,2,…).

(3)两物体速度相同时,当n=0,此时,

tb=,   F=

B物体的位移sb,故

sb= abtb2=,即为所求的最小位移

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量是0.18kg 的小球,拉住线的另一端,使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动,当小球的转速增加到原转速的3倍时,细线断裂,这时测得断前瞬间线的拉力比原来大40N,求:

(1)线断裂的瞬间,线的拉力为多大;

(2)这时小球运动的线速度为多大;

(3)如果桌面高出地面0.8m,线断后小球飞出去落在离桌面的水平距离为多少的地方?(取10m/s2

正确答案

解:(1)小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力作用;重力mg、桌面弹力FN和细线的拉力F,

重力mg和弹力FN平衡,线的拉力提供向心力,

设原来的角速度为,线上的拉力是,加快后的角速度为,线断时的拉力是

,所以

线断时

(2)设线断时小球的线速度大小为v,由,得

(3)由平抛运动规律得小球在空中运动的时间

小球落地处离开桌面的水平距离

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题型:简答题
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简答题

如图所示,细绳一端系着质量m=0.1 kg的小物块A,置于光滑水平台面上;另一端通过光滑小孔O与质量M=0.5 kg的物体B相连,B静止于水平地面上。当A以O为圆心做半径r=0.2m的匀速圆周运动时,地面对B的支持力FN=3.0N,则:

(1)绳子对A的拉力多大?对A起什么作用?

(2)物块A的速度大小?

正确答案

解:(1)F+N=Mg    

F=2N

F提供A做圆周运动的向心力

(2)F=F

v=2m/s

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题型:简答题
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简答题

质量为m的小球被长度为L的细线拉住,在空中作圆锥摆运动,细线与竖直方向的夹角为θ,求:

(1)则细线对小球的拉力;

(2)小球运动的速度大小。

正确答案

(1)

(2)

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简答题

如图所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量为0.18kg的小球,使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动,现使小球的转速很缓慢地增加,当小球的转速增加到开始时转速的3倍时细线断开,且线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N,g取10m/s2,求:

(1)线断开前的瞬间,线的拉力大小;

(2)线断开的瞬间,小球运动的速度大小;

(3)若小球最终从桌边AB离开桌面,且离开桌面时,速度方向与桌边AB的夹角为60°,桌面高出地面0.8m,求小球飞出后的落地点距桌边AB的水平距离。

正确答案

解:(1)设开始时转速为n0,线的拉力为F0,线断开的瞬间,转速为n,线的拉力为F

由公式

可得

得:

(2)设线断开时速度为v,由公式

得:

(3)

 

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题型:简答题
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简答题

用长L=0.5米的细绳,一端拴一质量m=1千克的小球,另一端固定在离水平桌高h=0.3米的O点上,使小球在光滑桌面上做匀速圆周运动(如图所示)。

(1)如果运动速率v=1.2米/秒,求此时绳对球的拉力与球对桌面的压力;

(2)为使小球不离开桌面做圆周运动,它的速率不能超过多大?

正确答案

解:(1)设绳子对球的拉力为T,桌面对球的支持力为Fn,对球进行受力分析有:

竖直方向:① 

水平方向:② 

由几何关系:

联立①②③三式解得T=4.5N,Fn=7.3N 由牛顿第三定律,球对桌面的压力:

(2)当球刚要离开桌面时临界条件Fn=0,此时球有最大速度。

竖直方向:

水平方向:

联立⑤⑥两式解得

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题型:简答题
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简答题

如图,质量为0.5kg的小杯里盛有1kg的水,用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动半径为1m,小杯通过最高点的速度为4m/s,g取10m/s2。求:

(1)在最高点时,绳的拉力?

(2)在最高点时水对小杯底的压力?

(3)为使小杯经过最高点时水不流出,在最高点时最小速率是多少?

正确答案

(1)9N

(2)26N

(3)

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题型:简答题
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简答题

如图所示是生产流水线上的皮带传输装置,传输带上等间距地放着很多半成品产品。A轮处装有光电计数器,它可以记录通过A处的产品数目。已经测得轮A、B的半径分别为rA=20cm、rB=10cm,相邻两产品距离为30cm,从第1个工件通过A开始计时,1min内有41个工件通过A处。求:

(1)产品随传送带移动的速度大小;

(2)A、B轮缘上的两点P、Q及A轮半径中点M的线速度和角速度大小,并在图中画出线速度的方向;

(3)如果A轮是通过摩擦带动C轮转动,且rC=5cm,在图中描出C轮的转动方向,求出C轮的角速度(假设不打滑)。

正确答案

解:(1 )设传送带运动速度大小为v ,则

v==m/s=0.2m/s

(2 )传输带不打滑,则A 、B 轮缘上每一点的线速度大小均与传输带运动速度大小相等,即vP=vQ=0.2m/s

A轮半径上的M点与P点的角速度相等,故vM=vP=0.1m/s,各点线速度的方向见图

ωPM=rad/s=1rad/s

由rBωQPra,可得ωQ=2ωP=2rad/s

(3)C轮转动方向见上图

ωCrCPra,那么ωC=4rad/s

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题型:简答题
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简答题

一个有一定厚度的圆盘,可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动.现用打点计时器来测量它匀速转动的角速度.如图甲所示,纸带固定在待测圆盘的侧面上,使得圆盘转动时,纸带可以卷在圆盘侧面上.使圆盘作匀速转动的同时让打点计时器开始打点,得到如图乙的一段纸带.已知圆盘半径r=5.50×10-2m,交流电频率是50Hz,则求得角速度为:______.如果实验测出的角速度值偏大,其原因可能是______.

正确答案

从图象可知,纸带上共有14个间隔,对应的长度:L=10.40cm,对应的时间:t=14T=0.28s,所以纸带的速度:v===0.3714m/s

圆盘的角速度:ω==6.75rad/s

如果实验测出的角速度值偏大,其原因可能数据处理时使用的时间偏小,即交流电的频率偏大.

故答案为:6.75rad/s;交流电的频率偏大.

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题型:填空题
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填空题

一根水平横杆可绕OO'轴在水平面内转动,杆上穿一个空心圆柱形物体,质量为0.4kg,物体可在杆上无摩擦滑动,物体和转轴间用一根劲度系数κ=800N/m的弹簧相连,如图所示。当横杆绕轴匀速转动时,弹簧从原长8cm伸长到10cm,那么弹簧对物体的拉力是______,物体运动的角速度是______,线速度是______。(物体可视为质点)

正确答案

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题型:填空题
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填空题

汽车沿半径为R的圆形跑道行驶,设跑道的路面是水平的,路面作用于车的摩擦力的最大值是车重力的,要使汽车不会冲出圆形跑道,车速最大不能超____     

正确答案

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两轮在同一高度,它们的半径均为R=0.2 m,均以角速度ω=8 rad/s绕过轮心的水平轴逆时针转动,两轮心间的距离s=1 m,一块长为l(l>2 m)的均匀木板AB,水平无初速度地放在两轮上,且木板重心O恰好在右轮轮心正上方。木板与两轮边缘的动摩擦因数均为μ=0.2。求:

(1)木板刚开始运动时的加速度大小是多少?

(2)从木板刚开始运动到重心O移到左轮轮心正上方所用的时间是多少?

正确答案

解:(1)设木板对两轮的压力大小分别为N1和N2,木板刚放上时的加速度为a,则

N1+N2=mg

μ(N1+N2)=ma

解得a=μg=2 m/s2(2)轮边缘的线速度v=ωR=1.6 m/s

板从静止加速到速度为1.6 m/s所用的时间和移动的距离分别为

t1=v/a=1.6/2=0.8 s

L1=at2/2=0.64 m

板匀速移动的距离和时间分别为

L2=s-L1=0.36 m

t2=L1/v=0.225 s

所以木板运动的总时间为t=t1+t2=1.025 s

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