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题型:简答题
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简答题

杂技演员在做“水流星”表演时,用一根细绳两端各系一只盛水的杯子,抡起绳子,让杯子在竖直面内做半径相同的圆周运动,如图所示.杯内水的质量m=0.5 kg,绳长l=60 cm ,g=10m/s2.求:

(1)在最高点水不流出的最小速率.

(2)水在最高点速率v=3 m/s时,水对杯底的压力大小.

正确答案

(1)m/s(或者1.73m/s)  (2)10N

试题分析:(1)当杯子运动到最高点时,水恰好不流出时速率最小,此时由水的重力刚好提供其做圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律得:

由题设知,杯子圆周运动的半径为

两式联立解得:

(2)以杯中水为研究对象,设在最高点时杯底对水的弹力为F,由水的重力和杯底的弹力的合力提供水做圆周运动的向心力,由牛顿第二定律得:

解得:

由牛顿第三定律得水对杯底的压力大小为10N。

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题型:填空题
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填空题

如图所示,可视为质点的质量为m的小球,在半径为R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,小球能够通过最高点时的最小速度为    ,如小球在最高点时的速度大小为2,则此时小球对管道的    壁有作用力(填外或内),作用力大小为     

  

正确答案

 0   外  3mg

因内轨道可对小球有支持力,所以小球能够通过最高点时的最小速度为0;由小球在最高点向心力是弹力与重力的合力提供,,v=2

解得F=3mg,方向向下,所以小球对管道的外壁有作用力,大小为3mg。

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题型:填空题
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填空题

一个竖直放置的半径为R的光滑绝缘环,置于水平方向的匀强电场中,电场强度大小为E。有一质量为m,电量为正q的空心小球套在环上,如图所示。当小球由静止开始从环的顶端A下滑1/4圆弧到达B位置时,小球的速度大小是_____________。当小球下滑到最低点C时,对环的压力的大小是________________。

正确答案

,    5mg 

A--B,据动能定理可计算出到达B位置时,小球的速度大小是

当小球下滑到最低点C时电场力做功为零,A--C依然根据动能定理

,在C点对物体列牛二方程,计算的压力大小5mg

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题型:简答题
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简答题

(8分)如图10所示,长L=0.20m的丝线的一端栓一质量为m=1.0×10-4Kg带电荷量为

q=+1.0×10-6C的小球,另一端连在一水平轴O上,丝线拉着小球可在竖直平面内做圆周运动,整个装置处在竖直向上的匀强电场中,电场强度E=2.0×103N/C,现将小球拉到与轴O在同一水平面的A点,然后无初速地将小球释放,取g=10m/s2,求(1)小球通过最高点B时速度的大小(2)小球通过最高点时,丝线对小球的拉力大小。

正确答案

(1)  v=2m/s  (2)F=3×10-3

(1) qeL-mgL=  (3分)

v=2m/s     (1分)

(2)F+mg-qE=mv2/L     (3分)

F=3×10-3N      (1分)

本题考查圆周运动,小球在运动过程中应用动能定理可求得末速度大小,在最高点,小球由重力电场力和绳子的拉力提供向心力,列公式可得

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简答题

广州和长春处在地球不同的纬度上,试比较这两地的建筑物随地球自转时角速度 线速度的大小关系。

正确答案

v>v

广州角速度为ω,线速度为v;长春角速度为ω,线速度为v

则ω, 由于r>r,v=ωr, 则v>v

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简答题

(6分)如图所示,置于圆形水平转台上的小物块随转台转动。若转台以某一角速度转动时,物块恰好与平台发生相对滑动。现测得小物块与转轴间的距离l=0.50m,小物块与转台间的动摩擦因数μ=0.20,设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2

(1)画出小物块随转台匀速转动过程中的受力示意图,并指出提供向心力的力;

(2)求此时小物块的角速度。

正确答案

⑴ 受力分析如下图,静摩擦力提供向心力 ⑵ 2.0rad/s

试题分析:(1)小物块随转台匀速转动过程中的受力情况如右图所示,

重力与支持力沿竖直方向,静摩擦力f指向加心提供向心力。

(2)小物块恰好发生相对滑动,它所受的静摩擦力达到最大:

根据牛顿第二定律有

得:rad/s

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简答题

如图所示,AB是倾角为的粗糙直轨道,BECD是圆心为O的光滑圆轨道,半径为R,与ABB点相切. 一质量为m质点,从直轨道上P点由静止释放,P、O、C三点在同一水平直线上,E为最低点,质点与AB直轨道动摩擦因数为,重力加速度为g,求:

(1)质点第一次通过E点向左运动时轨道对其支持力大小;

(2)质点在AB直轨道上运动的最大路程(质点没有脱离原轨道);

(3)为了不脱离轨道在轨道上往复运动,则释放点改为点,则点离B的点距离最大不超过多少?

正确答案

(1)(2)

(3)

(1)从     

(2)最终通过B点时速度为O    

(3)运动最高点为C点且速度

   有:

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简答题

A、B两球质量分别为0.1kg和0.4kg,用一劲度系数为K=640N/m的弹簧相连,一长为L1=40cm的细线与A相连,置于水平光滑桌面,细线的另一端拴在竖直轴OO′上,如图所示,当A与B均以n=120r/min的转速绕OO′做匀速圆周运动时,此时弹簧的长度为L2=60cm.

求:(π2≈10)

(1)此时弹簧伸长量多大?

(2)绳子张力多大?

正确答案

(1)B球做圆周运动的半径R=L1+L2=100cm,那么弹簧弹力提供向心力,即

由F=k△x得弹簧伸长量△x=F/k=62.72/640≈0.1m=10cm

(2)A球的向心力

绳子张力T="F+F’=80" N

本题考查的是匀速圆周运动的相关知识。主要是判断谁提供A、B两球做圆周运动的向心力,半径多大。

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简答题

如图所示,质量m=1kg的小球用细线拴住,线长l=0.5m,细线所受的拉力达到F=18N时就会被拉断;当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时,细线恰好被拉断;若此时小球距水平面的高度h=5m,重力加速度g取10m/s2,求小球落地处与细线恰被拉断时的位置间的距离?

正确答案

最低点:

代入数据,得:

此时细线恰好被拉断,沿圆弧的最低点的切线方向以此速度飞出,做平抛运动。

竖直方向: 代入数据,得:

水平方向:代入数据,得:

合运动方向: 代入数据,得:

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简答题

一台准确走动的钟表上时针、分针和秒针的角速度之比ω1:ω2:ω3=            ,如果三针长度分别为L1、L2、L3,且L1:L2:L3=1:1.5:1.5,那么三针尖端的速度之比v1:v2:v3=            .

正确答案

,

因为,所以,

又因,则:

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