- 圆周运动
- 共3703题
有一个圆盘能够在水平面内绕其圆心O匀速旋转,盘的边缘为粗糙平面(图中有阴影部分)其余为光滑平面。现用很轻的长l = 5厘米的细杆连接A、B两个小物块,A、B的质量分别为mA = 0.1kg和mB = 0.5kg。B放在圆盘的粗糙部分,A放在圆盘的光滑部分,并且细杆指向圆心。A离圆心O为10厘米,如图所示。当盘以n = 2转/秒的转速转动时, A和B能跟着一起作匀速圆周运动。求()
(1)A的线速度大小;
(2)B的向心加速度;
(3)细杆中的弹力;
(4)B受到的摩擦力。
正确答案
(1)1.3m/s(2)(3)1.6N (4)
试题分析:(1) (4分)
(2) (4分)
(3)对A物块: (4分)
(4)对B物块: (2分)
得: (2分)
点评:本题难度较小,分析受力、找到向心力由什么力提供是关键
长为的轻杆一端固定一个质量为
的小球,以另一端为固定的转动轴,使之在竖直平面内做圆周运动,求以下两种情况中小球在最高点的速度各为多少?
(1)在最高点时,若小球对杆的压力为
(2)在最高点时,若小球对杆的拉力为
正确答案
(1);(2)
。
(1)对小球有:(2分) 所以:
(2分)
(2) 对小球有:(2分) 所以:
(2分)
如图6,竖直放置的斜面AB()的下端与光滑的圆弧轨道BCD的B端相切,圆弧半径为R,,圆心与A、D在同一水平面上,∠COB=q,AB与水平面的夹角也为q,现有一个质量为m的小物体从斜面上的A点无初速滑下,已知小物体与斜面AB间的动摩擦因数为m,求:
(1)小物体第一次通过C点时,对C点的压力
(2)小物体通过C点时,对C点的最小压力;
(3)小物体在斜面上能够通过的总路程。
正确答案
(1)mg(3-2µcosqctgq);(2)mg (3-2cosq);(3)R/m。
(1)小物体第一次到达最低点时对C点的压力;
............1分
由动能定理得: ............2分
解得:Nm=mg(3-2µcosqctgq) ............1分
(2) 当小物体最后在BCD/(D/在C点左侧与B等高)圆弧上运动时,通过C点时对轨道压力最小。
Nn-mg=m(v/)2/R, ............1分
mgR(1-cosq)=m(v/)2/2 ............2分
解得:N n=" mg" (3-2cosq). ............1分
(3)小物体最终将在以过圆心的半径两侧q范围内运动,由动能定理得
mgRcosq -fs =0 ............2分
又 f= mmgcosq ............1分
解得 :S=R/m ............2分
在一段半径为R=28m的圆孤形水平弯道上,已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的0.70倍,求汽车拐弯时不发生侧滑的最大速度是多少m/s?
正确答案
解:由题意: (5分)
代入得:(1分)
某走时准确的时钟,分针与时针的长度之比是1.2:1,则分针与时针的角速度之比为: ,分针与时针针尖的线速度之为: 。
正确答案
12:1 , 14.4:1
,分针一圈时间为1h,时针一圈12h,角速度之比为12:1,线速度v=wr,线速度之比为14.4:1
观察自行车的主要传动部件,了解自行车是怎样用链条传动来驱后轮前进的,如图6—5—4甲所示,图6—5—4中的乙是链条传动的示意图,两个齿轮俗称“牙盘”.试分析并讨论:
(1)同一齿轮上各点的线速度、角速度是否相同?
(2)两个齿轮相比较,其边缘的线速度是否相同?角速度是否相同?转速是否相同?
(3)两个齿轮的转速与齿轮的直径有什么关系?你能推导出两齿轮的转速n1、n2与齿轮的直径d1、d2的关系吗?
正确答案
(1)角速度相同,线速度不同;(2)两个齿轮边缘的线速度相同,两个齿轮的角速度不同,转速当然也不同.(3)n1d1= n2d2,转速与直径成反比.
自行车前进进,链条不会脱离齿轮打滑,因而两个齿轮边缘的线速度必定相同.但两个齿轮的直径不同,根据公式v=ωr可知,两个齿轮的角速度不同,且角速度与直径成反比.(1)同一齿轮上各点绕同一轴转动,因而各点的角速度相同,但同一齿轮上各点,因到转轴的距离不同,由v=ωr知,其线速度不同.(2)自行车前进时,链条不会脱离齿轮打滑,因而两个齿轮边缘的线速度必定相同.但两个齿轮的直径不同,根据v=ωr可知,两个齿轮的角速度不同,且角速度与直径成反比.角速度ω和转速n存在关系: ω=2πn,两齿轮角速度不同,转速当然也不同.(3)因两齿轮边缘线速度相同,而线速度和角速度的关系是: v=ωr, ω=2πn,故2πn1R1=2πn2R2,即n1d1= n2d2,转速与直径成反比.
如图所示,直径为d的纸筒,以角速度ω绕O轴转动,一颗子弹沿直径水平穿过圆纸筒,先后留下a、b两个弹孔,且Oa、Ob间的夹角为α,则子弹的速度为________
正确答案
;
本题考查的是圆周运动的应用问题,子弹走过直径d所用时间为t,在此时间内纸筒转过的角度为,
,故速度
可得;
如图所示,细绳一端系着质量M=0.6kg的物体A,静止在水平面,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体B,M的中点与圆孔距离为l=0.2m,并知M和水平面的最大静摩擦力为fm=2N,现使此水平面绕过光滑圆孔的中心轴线转动,问水平面转动的角速度w在什么范围内可使m处于静止状态?(g取10m/s2)
正确答案
2.9rad/s≤ω≤6.5rad/s
设绳子的拉力为T,转盘对M的最大静摩擦力为f
当m处于静止状态时 T=mg ① (2分)
当摩擦力沿半径向外达到最大时: ② (3分)
可得 ω1= rad/s =2.9rad/s ③ (2分)
当摩擦力沿半径向内达到最大时: ④ (3分)
可得 ω2==6.5rad/s - ⑤ (2分)
平面转动时欲使m处于静止状态,角速度w的取值范围应该是: ⑥ (2分)
即2.9rad/s≤ω≤6.5rad/s
(14分)如图13所示,ABCD为竖直放在场强为E=104 V/m的水平匀强电场中的绝缘光滑轨道,其中轨道的部分是半径为R的半圆形轨道,轨道的水平部分与其半圆相切,A为水平轨道上的一点,而且AB=R=0.2 m,把一质量m=0.1 kg、带电荷量q=+1×10-4 C的小球放在水平轨道的A点由静止开始释放,小球在轨道的内侧运动.(g取10 m/s2)求:
(1)小球到达C点时的速度是多大?
(2)小球到达C点时对轨道压力是多大?
(3)若让小球安全通过D点,开始释放点离B点至少多远?
正确答案
(1)2 m/s (2)3 N (3)0.5 m
(1)由A点到C点应用动能定理有:
Eq(AB+R)-mgR=mvC2
解得:vC=2 m/s
(2)在C点应用牛顿第二定律得:
FN-Eq=m
得FN=3 N
由牛顿第三定律知,小球在C点对轨道的压力为3 N.
(3)小球要安全通过D点,必有mg≤m.
设释放点距B点的距离为x,由动能定理得:
Eqx-mg·2R=mvD2
以上两式联立可得:x≥0.5 m.
如图所示,半径R=0.5m的光滑圆弧面CDM分别与光滑斜面体ABC和斜面MN相切于C、M点,O为圆弧圆心,D为圆弧最低点.斜面体ABC固定在地面上,顶端B安装一定滑轮, 一轻质软细绳跨过定滑轮(不计滑轮摩擦)分别连接小物块P、Q (两边细绳分别与对应斜面平行),并保持P、Q两物块静止.若PC间距为L1=0.25m,斜面MN足够长,物块P质量m1= 3kg,与MN间的动摩擦因数,求:( sin37°=0.6,cos37°=0.8)
小题1:小物块Q的质量m2;
小题2:烧断细绳后,物块P第一次到达D点时对轨道的压力大小;
小题3:物块P第一次过M点后0.3s到达K点,则 MK间距多大;
小题4:物块P在MN斜面上滑行的总路程.
正确答案
小题1:4kg
小题2:78N
小题3:0.17m
小题4:1.0m
(1) ---1分 m2=4kg------1分
(2) 1分
1分
----1分得:FD="78N " 1分
由牛顿第三定律得,物块P对轨道的压力大小为N -------1分
(3)PM段: vM="2m/s " 1分
沿MN向上运动:a1=gsin530+μgcos530=10m/s2 1分 vM= a1t1 t1="0.2s " 1分
所以t1=0.2s时,P物到达斜面MN上最高点,故返回 ----1分
沿MN向下运动:a2=gsin53_μgcos53 = 6m/s2 ------1分
m -------1分
(4)末状态为
----1分
得L总="1.0m" 1分
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