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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为m=0.1kg的小球和A、B两根细绳相连,两绳固定在细杆的A、B两点,其中A绳长LA=2m,当两绳都拉直时,A、B两绳和细杆的夹角θ1=30°,θ2=45°,g=10m/s2.求:

(1)当细杆转动的角速度ω在什么范围内,A、B两绳始终张紧?

(2)当ω=3rad/s时,A、B两绳的拉力分别为多大?

正确答案

(1)ω2=3.15(rad/s)

要使两绳都拉紧2.4 rad/s≤ω≤3.15 rad/s

(2)TA=0.27N,  TB=1.09N

(1)当B绳恰好拉直,但TB=0时,细杆的转动角速度为ω1

有: TAcos30°=mg

解得:ω1=2.4rad/s

当A绳恰好拉直,但TA=0时,细杆的转动角速度为ω2

有:

解得:ω2=3.15(rad/s)

要使两绳都拉紧2.4 rad/s≤ω≤3.15 rad/s

(2)当ω="3" rad/s时,两绳都紧.

 

TA=0.27N,  TB=1.09N

[点评]分析两个极限(临界)状态来确定变化范围,是求解“范围”题目的基本思路和方法.   

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简答题

如图所示,用细绳一端系着的质量为M=0.6kg的物体A静止在水平转盘上,细绳另一端通过转盘中心的光滑小孔O吊着质量为m=0.3kg的小球BA的重心到O点的距离为0.2m.若A与转盘间的最大静摩擦力为f=2N,为使小球B保持静止,求转盘绕中心O旋转的角速度ω的取值范围.(取g=10m/s2

正确答案

2.9 rad/s rad/s

要使B静止,A必须相对于转盘静止——具有与转盘相同的角速度.A需要的向心力由绳拉力和静摩擦力合成.角速度取最大值时,A有离心趋势,静摩擦力指向圆心O;角速度取最小值时,A有向心运动的趋势,静摩擦力背离圆心O

对于BT=mg

对于A,角速度取最大值时: 

解得:rad/s 

角速度取最小值时: 

解得:rad/s

所以  2.9 rad/s rad/s  

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在一个圆形区域内,两个方向相反且都垂直于纸面的匀强磁场分布在以直径A2A4为边界的两个半圆形区域Ⅰ、Ⅱ中,A2A4与A1A3的夹角为60°.一质量为m、带电量为+q的粒子以某一速度从Ⅰ区的边缘点A1处沿与A1A3成30°角的方向射入磁场,随后该粒子以垂直于A2A4的方向经过圆心O进入Ⅱ区,最后再从A4处射出磁场.已知该粒子从射入到射出磁场所用的时间为t,求Ⅰ区和Ⅱ区中磁感应强度的大小(忽略粒子重力).

正确答案

设粒子的入射速度为v,已知粒子带正电,故它在磁场中先顺时针做圆周运动,再逆时针做圆周运动,最后从A4点射出,用B1、B2、R1、R2、T1、T2分别表示在磁场Ⅰ区Ⅱ磁感应强度、轨道半径和周期qvB1=m

qvB2=m

T1==

T2==

设圆形区域的半径为r,如答图5所示,已知带电粒子过圆心且垂直A3A4进入Ⅱ区磁场,连接A1A2,△A1OA2为等边三角形,A2为带电粒子在Ⅱ区磁场中运动轨迹的圆心,其半径R1=A1A2=OA2=r⑤

圆心角∠A1A2O=60°,带电粒子在Ⅰ区磁场中运动的时间为t1=T1⑥

带电粒子在Ⅱ区磁场中运动轨迹的圆心在OA4的中点,即R=r ⑦

在Ⅱ区磁场中运动时间为t2=T2⑧

带电粒子从射入到射出磁场所用的总时间t=t1+t2

由以上各式可得B1=⑩B2=

故I区磁感应强度为;II区磁感应强度为

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题型:简答题
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简答题

(10)如图所示,空间存在着电场强度、方向竖直向上的匀强电场,在电场内一长为L=0.5m的绝缘细线一端固定于O点,另一端拴着质量m=0.5kg、电荷量的小球。现将细线拉至水平位置,将小球由静止释放,当小球运动到最高点时细线受到的拉力恰好达到它能承受的最大值而断裂,取。求:

(1)小球运动到圆周最高点的速度;

(2)细线能承受的最大拉力值;

(3)当细线断后,小球继续运动到与O点水平方向的距离为L时,小球距离O点的高度。

正确答案

(1)  (2)(3)y=0.625m

(1)由小球向上运动,知小球带正电,设小球到达圆周最高点速度为 v

从水平位置到圆周最高点过程,由动能定理:         2分

                                               1分

(2)在圆周最高点,设细线最大承受力为 Fm

对小球:                                 2分

                                                   1分

(3)细线断裂后,小球在竖直方向的加速度为a

                                           1分

小球在水平方向做匀速直线运动

                                                  1分

竖直位移是                                         1分

解得   y=0.625m

本题考查带电粒子在电场中的圆周运动,由小球向上运动,知小球带正电,设小球到达圆周最高点速度为 v,在运动到最高点的过程中,重力和电场力做功,由动能定理可求得最高点速度大小,在最高点由绳子的拉力、电场力、重力的合力提供向心力,可求得绳子拉力大小,绳子断裂后小球做类平抛运动,竖直方向的加速度由重力和电场力的合力提供,水平方向匀速运动,由平抛运动规律可求解

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量为0.5kg的小球,用0.4m长的细线拴住在竖直面内做圆周运动,求:

(1)小球在最高点的速度大小至少为多少才能顺利通过最高点?

(2)若小球运动到最低点时速度大小时细线刚好断掉,则小球落地时距O点的水平距离是多少?(已知O点离地高

正确答案

(1)2m/s    (2)4√2 m

(1)在最高点时当F=0时速度最小即=2m/s

(2)小球飞离后做平抛运动由可求出时间,再由水平x=v2t可求出水平位移

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题型:简答题
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简答题

如图所示,宇航员在地球上用一根长0.5m细绳拴着一个小球在竖直平面内绕O点做圆周运动,用传感器测出小球在最高点A时的速度大小v=3m/s及绳上的拉力F=4N。若宇航员将此小球和细绳带到某星球上,在该星球表面上让小球也在竖直平面内做圆周运动,用传感器测出当小球在最高点速度大小为v=2m/s时,绳上拉力F=3N。取地球表面重力加速度g=10m/s2,忽略星球的自转的影响,空气阻力不计。求:

(1)该小球的质量m;

(2)该星球表面附近的重力加速度g

(3)已知该星球的半径与地球半径之比为R:R=1:4,求该星球与地球的第一宇宙速度之比v:v

正确答案

(1) m="0.5kg" (2) (3)

(1)    m=0.5kg

(2)    

(3)    

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题型:简答题
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简答题

AB是竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道,在下端B与水平直轨平滑相切,如图10所示。一小木块自A点起由静止开始沿轨道下滑,最后停在C点。已知圆轨道半径为R,小木块的质量为m,小木块运动到B点时的速度为,水平直轨道的动摩擦因数为。(小木块可视为质点)求:

(1)小木块经过圆弧轨道的B点和水平轨道的C点时,所受轨道支持力NB、NC各是多大?

(2)B、C两点之间的距离x是多大?

正确答案

(1)NC=mg(2)

试题分析:(1)                       3分

                             1分

NC=mg                                    2分

(2)                     2分

                                    2分

点评:本题难度较小,在最低点属于圆周运动的一部分,因此支持力和重力两个力的合力提供向心力

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题型:填空题
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填空题

如图所示,皮带传动装置,主动轮O1的半径为R,从动轮O2的半径为r,R=r.其中A、B两点分别是两轮缘上的点,C点到主动轮轴心的距离R′=R,设皮带不打滑,则A、B、C三点的

线速度之比                      

角速度之比                       ;

向心加速度之比                   

正确答案

    2 :3:2    4:6:2(2:3:1)

同一皮带上线速度相等,同一轮上角速度相等,,则线速度之比;角速度之比2 :3:2;因为,所以向心加速度之比2:3:1

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在光滑水平地面上有一辆质量M为4kg的小车,车面由一段长为L=1.2m的水平板面AB以及与之相连的光滑半圆环连接,其中AB段动摩擦因数μ=0.5,圆环半径R=0.1m。一个质量m为2kg的小滑块从跟车面等高的平台以v0滑上小车,则v0满足什么条件时,才能使它运动到环顶时恰好对环顶无压力?

正确答案

V0=5m/s

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题型:简答题
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简答题

如图所示,用长为L的细线拴一个质量为m的小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动,细线与竖直方向间的夹角为θ,求:

(1)细线的拉力F;(2) 小球圆周运动的周期T

正确答案

下一知识点 : 向心加速度
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