- 圆周运动
- 共3703题
如图所示，半径为R的圆板做匀速运动，当半径OB转到某一方向时，在圆板中心正上方h处以平行于OB方向水平抛出一球，小球抛出时的速度及圆盘转动的角速度为多少时，小球与圆盘只碰撞一次，且落点为B。
正确答案
设小球落到圆盘上B点的时间为t，则
如图所示，某圆筒绕中心轴线沿顺时针方向做匀速圆周运动，筒壁上有两个位于同一圆平面内的小孔A、B，A、B与轴的垂直连线之间的夹角为θ，一质点（质量不计）在某时刻沿A孔所在直径方向匀速射入圆筒，恰从B孔穿出，若质点匀速运动的速度为v，圆筒半径为R．则，圆筒转动的角速度为____________。
正确答案
由于圆周运动的周期性，圆筒转过的角度可能为
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（用斜线表示）其余为光滑平面。现用很轻的长L="5" cm的细杆连接A、B两个物体(看做质点)，A、B的质量分别为mA="0.1" kg和mB="0.5" kg，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10cm，如图所示,当圆盘以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。（
（1）B受到的摩擦力的大小。
（2）细杆所受的作用力。
正确答案
（1）13.6N （2）1.6 N
设杆的弹力为FT，
对mA有：
对mB有：f－
所以 f＝13.6N
FT＝1.6 N
如图所示，在绕竖直轴匀速转动的水平圆盘盘面上，离轴心r=20cm处放置一小物块A，其质量为m＝2kg，A与盘面间相互作用的静摩擦力的最大值为其重力的k倍（k＝0.5），试求
⑴当圆盘转动的角速度ω＝2rad/s时，物块与圆盘间的摩擦力大小多大？方向如何？
⑵欲使A与盘面间不发生相对滑动，则圆盘转动的最大角速度多大？（取g=10m/s2）
正确答案
⑴f=F向=mω2r=1.6N方向沿半径指向圆心．
⑵
⑴物体随圆盘一起绕轴线转动，需要向心力，而竖直方向物体受到的重力mg、支持力N不可能提供向心力，向心力只能来源于圆盘对物体的静摩擦力．
根据牛顿第二定律可求出物体受到的静摩擦力的大小：f=F向=mω2r=1.6N方向沿半径指向圆心．
⑵欲使物快与盘不发生相对滑动，做圆周运动的向心力不大于最大静摩擦力
所以：
解得
点评：物体仅在摩擦力作用下做圆周运动，如果是匀速圆周运动摩擦力完全提供向心力与速度垂直，指向圆心；若是加速转动，摩擦力不再指向圆心，摩擦力垂直速度的分力提供向心力，沿速度方向的分力使物体加速。如果做圆周运动的向心力大于最大静摩擦力时就会滑动，做离心运动。
在沥青铺设的高速公路上，汽车的设计时速是108km/h。若汽车在这种路面上行驶时，轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6.(取g＝10m/s2) 求：
（1）如果汽车在这种高速路上水平转弯，假设弯道的路面是水平的且拐弯时不产生横向滑动，则其弯道的最小半径应是多少？
（2）此高速路上有一圆弧形的拱形立交桥，要使汽车能够不离开地面安全通过圆弧拱桥，这个圆弧拱桥的半径应满足什么条件？
正确答案
(1) 150m(2) R≥90m.
(1)汽车在水平路面上拐弯，可视为汽车做匀速圆周运动，其向心力是车与路面间的静摩擦力，（1分）
mv2/r≤0.6mg（1分）
由速度v＝30m/s，得弯道半径r≥150m；（1分）
故弯道的最小半径是150m(1分)
(2)汽车过拱桥，可视为在竖直平面内做匀速圆周运动，到达最高点时，
mv2/R＝mg－FN（1分）
为了保证安全，车对路面的压力FN必须大于等于零．（1分）
mv2/R≤mg，（1分）
则R≥90m.（1分）
氢原子中质子不动，电子绕质子做匀速圆周运动的半径为r，电子动量大小mv与半径r的乘积mvr等于，h为普朗克常量．如果把电子换成子绕质子做匀速圆周运动，产子带电量与电子相同、质量约为电子的210倍，子动量大小与半径的乘积也等于，求子的轨道半径。
正确答案
电荷绕核做圆周运动，向心力由库仑力提供，有
解之得
(2011·福州模拟)(16分)如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切,半圆形导轨的半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧,当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍,之后向上运动恰能到达最高点C.(不计空气阻力)试求:
(1)物体在A点时弹簧的弹性势能.
(2)物体从B点运动至C点的过程中产生的内能.
正确答案
(1) 
(1)设物体在B点的速度为vB,弹力为FNB,则有
又FNB=8mg
由能量转化与守恒可知:
弹性势能
(2)设物体在C点的速度为vC,由题意可知:
(3分)
物体由B点运动到C点的过程中,由能量守恒得：
解得：Q=mgR (2分)
一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定，有质量相等的小球A和B沿着筒的内壁在水平面内作匀速圆周运动，如图2所示，A的运动半径较大，则：①A球的角速度必 B球的角速度，②A球对筒壁的压力必 B球对筒壁的压力。（填“大于”或“小于”或“等于” ）
正确答案
小于，等于
重力和支持力的合力提供向心力，有
如图所示，一个光滑的圆锥体固定在水平圆盘上，其轴线沿竖直方向并与圆盘中心重合，母线与轴线之间的夹角为θ. 一条长为L的细绳，一端固定在圆锥体的顶点O处，另一端拴着一质量为m的小球（可视为质点）. 现让圆锥体绕其中心轴线由静止开始转动，求当其角速度由零增大到
正确答案
小球将要离开斜面时的角速度为
由于
稳定后细绳与竖直方向夹角为
在此过程中绳拉力所做的功
在直径1.6m的圆柱体一端截出一圆锥，如下图所示，在看到剖面上，三角形的三边之比为3:4:5, 圆柱体可绕其中心对称轴匀速旋转。将一小木块放置在斜面的中点，它与斜面间动摩擦力因素为0.25，若小木块保持在此位置不动，则圆柱体旋转的角速度应为多大.（
正确答案
3.2rad/s≤ω≤5.4rad/s
试题分析：当圆柱体旋转角速度最小为ωmin时，木块有沿斜面向下滑动趋势，木块受最大静摩擦力f的方向沿斜面向上。木块受重力mg、斜面支持力N和静摩擦f,如图所示。木块在水平面内作匀速圆周运动，向心加速度
根据牛顿第二定律得
水平方向：
竖直方向： Ncosα+fsinα=mg ②
又 f=μN ③
联立①、②、③解得
当圆柱体旋转角速度最大为
由牛顿第二定律得
水平方向：
竖直方向： Ncosα-fsinα=mg ⑤
又 f′=μN′ ⑥
联立④、⑤、⑥解得
圆柱体旋转的角速度ω应为3.2rad/s≤ω≤5.4rad/s
点评：关键是知道当圆柱体旋转角速度最大木块有沿斜面向上滑动趋势，木块受最大静摩擦力f的方向沿斜面向下。当圆柱体旋转角速度最小木块有沿斜面向下滑动趋势，木块受最大静摩擦力f的方向沿斜面向上。
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