- 圆周运动
- 共3703题
如图所示,ABC和DEF是在同一竖直平面内的两条光滑轨道,其中ABC的末端水平,DEF是半径为r=0.4m的半圆形轨道,其直径DF沿竖直方向,C、D可看作重合。现有一质量为m=1kg可视为质点的小球从轨道ABC上距C点高为H的地方由静止释放,
(1)若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动,H至少要有多高?
(2)若小球静止释放处离C点的高度h小于(1)中H的最小值,小球可击中与圆心等高的E点,求h。(取g=10m/s2)
(3)若小球自H=0.3m处静止释放,求小球到达F点对轨道的压力大小。
正确答案
(1)0.2 m
(2)0.1 m
(3)65N
如图所示,一质量为的物体(可以看做质点),静止地放在动摩擦因数为
的水平地面上,物体的初始位置在A处,离A处2R的B处固定放置一竖直光滑半圆形轨道,轨道的半径为R,最低点与地面相切;空中有一固定长为
木板DE,E与轨道最高点C的正下方水平距离为
,竖直距离为
,现给物体施加一水平方向、大小为F的恒力,运动一段距离R后撤去恒力F,假设物体能够达到B点,重力加速度为g,求:
(1)物体到达B点的速度大小?
(2)物体如能通过最高点C,则经过C点的最小速度大小为多少?
(3)物体要经过C点打到木板DE上,讨论F的取值范围?
正确答案
解:(1)物体从A运动到B过程:
①
②
③
由①②③得
(1)当物体恰好经过C点时,有 ④
解得:
∴物体经过C点的最小速度大小为
(3)物体恰好经过C点时,从C飞出做平抛运动,有
⑤
⑥
由④⑤⑥得且小于
,物体能落在木板DE上
物体从A到C过程有:
即: ⑦
由④~⑦得:
当物体经过C点做平抛运动到达D点时
⑧
⑨
物体从A到C过程,有 ⑩
由⑧~⑩得:
∴要使物体经过C点打到DE上,则F的取值范围为:
如图所示,将一质量为m=0.1 kg的小球自水平平台右端O点以初速度v0水平抛出,小球飞离平台后由A点沿切线落入竖直光滑圆轨道ABC,并沿轨道恰好通过最高点C,圆轨道ABC的形状为半径R=2.5 m的圆截去了左上角127°的圆弧,CB为其竖直直径。(sin53°=0.8,cos53°=0.6,重力加速度g取10 m/s2)求:
(1)小球经过C点的速度大小;
(2)小球运动到轨道最低点B时轨道对小球的支持力大小;
(3)平台末端O点到A点的竖直高度H。
正确答案
解:(1)恰好运动到C点,有重力提供向心力,即mg=
(2)从B点到C点,由机械能守恒定律有
在B点对小球进行受力分析,由牛顿第二定律有
FN=6.0 N
(3)从A到B由机械能守恒定律有
所以
在A点进行速度的分解有vy=vAsin53°
所以
如图所示,质量为的小球用长为的轻质细线悬于点,与点处于同一水平线上的点处有一个光滑的细钉,已知=/2,在点给小球一个水平向左的初速度0,发现小球恰能到达跟点在同一竖直线上的最高点则:
(1)小球到达点时的速率多大?
(2)若不计空气阻力,则初速度0为多少?
(3)若初速度0=3,则小球在从到的过程中克服空气阻力做了多少功?
正确答案
解:(1)小球恰能到达最高点,有=得=
(2)由→由动能定理得:-(+)=
2-
02可求出:0=
(3)由动能定理得:-(+)-=
2-
02可求出:=
如图所示半径为R、r(R>r)甲、乙两圆形轨道安置在同一竖直平面内,两轨道之间由一条水平轨道(CD)相连,如小球从离地3R的高处A点由静止释放,可以滑过甲轨道,经过CD段又滑上乙轨道后离开两圆形轨道,小球与CD段间的动摩擦因数为μ,其余各段均光滑。
(1)求小球经过甲圆形轨道的最高点时小球的速度?
(2)为避免出现小球脱离圆形轨道而发生撞轨现象,试设计CD段的长度。
正确答案
解:(1)设小球能通过甲轨道最高点时速度为v1由机械能守恒定律得:
(2)小球在甲轨道上做圆周运动通过最高点的最小速度为
∵>
∴小球能通过甲轨道而不撞轨
设CD的长度为x,小球在乙轨道最高点的最小速度为
小球要通过乙轨道最高点,则需满足:
得:x≤
小球到乙轨圆心等高处之前再返回,则需满足:且
得:≤x<
总结论:CD≤或
≤CD <
一段细绳把物体与墙面连接,物体与墙面之间有一个被压缩的弹簧,弹簧具有3.2J的弹性势能。已知水平段AB光滑,半圆段BC不光滑,其半径R=0.4m,物体质量m=0.1kg,g=10m/s2。若将细绳剪断,物体刚好可以到达最高点C。
(1)求物体离开弹簧后在水平段滑行的速度大小?
(2)求小球在C点的速度大小?
(3)求小球在BC段运动过程中摩擦做的功?
正确答案
(1)8m/s
(2)2m/s
(3)-2.2J
如图所示,一条轨道固定在竖直平面内,粗糙的ab段水平,bcde段光滑,cde段是以O为圆心、R为半径的一小段圆弧。可视为质点的物块A和B紧靠在一起,静止于b处,A的质量是B的3倍。两物块在足够大的内力作用下突然分离,分别向左、右始终沿轨道运动。B到d点时速度沿水平方向,此时轨道对B的支持力大小等于B所受重力的,A与ab段的动摩擦因数为μ,重力加速度g,求:
(1)物块B在d点的速度大小;
(2)物块A、B在b点刚分离时,物块B的速度大小;
(3)物块A滑行的最大距离s。
正确答案
解:(1)B在d点,根据牛顿第二定律有:
解得:
(2)B从b到d过程,只有重力做功,机械能守恒有:
(3)AB分离过程动量守恒有:…………①
A匀减速直线运动,用动能定理得:………②
联立①②,解得:
如图所示,一条轨道固定在竖直平面内,粗糙的ab段水平,bcde段光滑,cde段是以O为圆心、R为半径的一小段圆弧。可视为质点的物块A和B紧靠在一起,静止于b处,A的质量是B的3倍。两物块在足够大的内力作用下突然分离,分别向左、右始终沿轨道运动。B到d点时速度沿水平方向,此时轨道对B的支持力大小等于B所受重力的3/4,A与ab段的动摩擦因数为μ,重力加速度g,求:
(1)物块B在d点的速度大小;
(2)物块A滑行的距离s。
正确答案
解:(1)B在d点,根据牛顿第二定律有:
解得:
(2)B从b到d过程,只有重力做功,机械能守恒有: ①
AB分离过程动量守恒有: ②
A匀减速直线运动,用动能定理得: ③
联立①②③,解得:
2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的科学家安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究.石墨烯是碳的二维结构,它是目前世界上已知的强度最高的材料,这为“太空电梯”缆线的制造打开了一扇希望之门,使人类通过“太空电梯”进入太空成为可能.假设有一个“太空电梯”从地面赤道上某处连接到其正上方的地球同步飞船上.关于该“太空电梯”上高度不同的部位,下列说法正确的是( )
正确答案
关于地球的运动,正确的说法有( )
正确答案
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