- 圆周运动
- 共3703题
汽车车轮的半径是0.5 m, 汽车匀速行驶的速度是36 km/h,在行驶中车轮的角速度是 rad/s。
正确答案
20
试题分析:,,由线速度与角速度的公式
,得
;
点评:注意单位的转化,基础题,只要掌握公式即可
绳子系着装有水的小水桶,在竖直平面内作圆周运动,水的质量m=0.5Kg,绳长40cm,若不考虑桶的尺寸,求:
①桶通过最高点时至少要有多大的速度水才不会流出?
②若水在最高点速度为V=5m/s,水对桶的压力是多少?(g=10m/s2)
正确答案
①2m/s②26.25N
(12分)要使水不流出,即所有的重力要充当向心力,即
mv2/r=mg……………………………..(3分)
v2="gr"
v="2m/s" ……………………………….(2分)
在最高点,速度为5m/s时
向心力 F=FN+mg=mv2/r…………………………(3分)
="31.25N"
故:FN=31.25-mg=26.25N…………………….(2分)
根据牛顿第三定律可知水对水桶的压力为26.25N。(2分)
如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角为。一长为
的轻绳一端固定在圆锥体的顶点
处,另一端拴着一个质量为
的小物体。物体以速度
绕圆锥体的轴
线在水平面内做匀速圆周运动。(结果可保留根式)
⑴当时,求绳对物体的拉力;
⑵当时,求绳对物体的拉力。
正确答案
略
某同学通过设计实验探究绕轴转动而具有的动能与哪些因素有关。他以圆形砂轮为研究对象,研究其转动动能与质量、半径、角速度的具体关系。砂轮由动力带动匀速旋转测得其角速度ω,然后让砂轮脱离动力,用一把弹性尺子与砂轮接触使砂轮慢慢停下,设尺子与砂轮间的摩擦力大小恒为10/π牛(不计转轴与砂轮的摩擦),分别取不同质量、不同半径的砂轮,使其以不同的角速度旋转进行实验,得到数据如下表所示:
(1)由上述数据推导出转动动能Ek与质量m、角速度ω、半径r的关系式为 (比例系数用k表示)。
(2)以上实验运用了物理学中的一个重要的实验方法是 。
正确答案
(1)(3分); (2)控制变量法
(1)转动动能等于摩擦力做的功,,代入数据,得出如表所示结果,我们发现,当保持半径,质量不变时,我们发现
,也就是说转动动能和角速度的平方成正比,当保持半径,角速度不变,改变质量时我们发现
,就是说转动动能和质量成正比。当保持质量,角速度不变,改变半径时,我们发现
,即转动动能和半径的平方成正比,由此我们得出
(2)上诉过程中我们用到了控制变量法
(8分)如图,内壁光滑的圆形轨道竖直放置,半径为,质量为
的小球在轨道内侧壁上做圆周运动,小球通过最高点速度为
,
取
求:
(1)小球通过最低点时的速度。
(2)小球在最低点时对轨道的压力。
正确答案
(1)
(2)
(1)小球由最高点运动到最低点,机械能守恒-----------(1分)
------------------2分
解得--------------------1分
(2)在最低点,有
----------------2分
解得--------------1分
由牛顿第三定律知小球在最低点对轨道的压力为14.5N,方向竖直向下。-----1分
如图6—5—2所示,直径为d的纸质圆筒,以角速度ω绕轴O高速运动,有一颗子弹沿直径穿过圆筒,若子弹穿过圆筒时间小于半个周期,在筒上先、后留下a、b两个弹孔,已知ao、bo间夹角为φ弧度,则子弹速度是多少?
正确答案
dω/(π-φ)
子弹在a处进入筒后,沿直径匀速直线运动,经t=d/v时间打在圆筒上,在t时间内,圆筒转过的角度θ=ωt=π-φ,则d/v=(π-φ)/ω,v=dω/(π-φ)
—个物体做半径恒定的匀速圆周运动,周期越小其线速度数值则越 ________ (填 “大”或“小”),线速度数值越小其角速度越 ___________(填“大”或“小”)
正确答案
大 、小
试题分析:根据匀速圆周运动周期、线速度、角速度、半径之间的关系即可求解.
根据v=2πr T 得半径一定,周期越小,线速度越大;
根据可知:半径一定,线速度越小,角速度越小.
故答案为:大;小。
点评:本题主要考查了匀速圆周运动周期、线速度、角速度、半径之间的关系,难度不大,属于基础题.
如图,V形细杆AOB能绕其对称轴OO’转动,OO’沿竖直方向,V形杆的两臂与转轴间的夹角均为。两质量均为
的小环,分别套在V形杆的两臂上,并用长为
、能承受最大拉力
的轻质细线连结。环与臂间的最大静摩擦力等于两者间弹力的0.2倍。当杆以角速度
转动时,细线始终处于水平状态,取
。]
(1)求杆转动角速度ω的最小值;
(2)将杆的角速度从(1)问中求得的最小值开始缓慢增大,直到细线断裂,写出此过程中细线拉力随角速度变化的函数关系式。
正确答案
(1) 3.33rad/s(2)
:(1)∵角速度最小时,fmax沿杆向上,此时绳处于松弛状态,则
,
,
且,
,
∴ω1=10/3≈3.33rad/s
(2)当fmax沿杆向下时,绳仍处于松弛状态,有
,
,
∴ω2=5rad/s
此后,拉力随的增大而变大,当细线拉力刚达到最大时,有
,
∴ω3=10rad/s
因此在间,
∴
一台走动准确的时钟,其秒针、分针、时针的长度之比为l1∶l2∶l3=3∶2∶1,试求:
(1)秒针、分针、时针转动的角速度之比.
(2)秒针、分针、时针针尖的线速度大小之比.
正确答案
(1)720∶12∶1 (2)2 160∶24∶1
(1)因为ω=,所以ω1∶ω2∶ω3=
∶
∶
=
∶
∶
=720∶12∶1.
(2)因为v=ωr,所以v1∶v2∶v3=ω1r1∶ω2r2∶ω3r3=(720×3)∶(12×2)∶(1×1)=2 160∶24∶1.
如图一辆质量为500kg的汽车静止在一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部则(取g=10m/s2):
(1)汽车以多大速度通过拱桥的顶部时,汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零?
(2)如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部,则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大?
正确答案
(1)10√5m/s(2)FN=3640N
作出汽车受力示意图………………………………1分
(1)由牛顿第二定律得: mg=mv12/r………………………………2分
∴v1=√gr=10√5m/s………………………………1分
(2) 由牛顿第二定律得: mg-FN="mv22/r" ………………………………2分
∴FN=3640N………………………………1分
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