- 匀速圆周运动
- 共1545题
如图所示,半径为R的圆板匀速转动,B为圆板边缘上的一点,当半径OB转动到某一方向时,在圆板中心正上方高h处以平行于OB方向水平抛出一小球,要使小球刚好能落在圆板上的B点(此后球不反弹),求:
(1)小球的初速度的大小;
(2)圆板转动的角速度.
正确答案
解:(1)小球平抛运动的水平位移
R=v0t①
球的竖直位移h=gt2②
由②得t=代入①得
v0==R
.
(2)设小球在运动时间内,圆板转了n圈,其角速度为
ω==πn
(n=1,2,3…)
答:(1)小球的初速度的大小为R;
(2)圆板转动的角速度为πn (n=1,2,3…).
解析
解:(1)小球平抛运动的水平位移
R=v0t①
球的竖直位移h=gt2②
由②得t=代入①得
v0==R
.
(2)设小球在运动时间内,圆板转了n圈,其角速度为
ω==πn
(n=1,2,3…)
答:(1)小球的初速度的大小为R;
(2)圆板转动的角速度为πn (n=1,2,3…).
质点做匀速圆周运动时( )
正确答案
解析
解:A、由公式v=ωr=2πrn,v大,n不一定大,还取决于r,故A错误;
B、由T=,线速度一定时,T与r成正比,所以线速度一定时,半径越大则周期越大,故B正确;
C、由公式ω=2πn,知ω与n成正比,故C正确;
D、向心加速度表示速度方向变化快慢的物理量,所以角速度越大,则质点的速度方向变化得不一定越快,故D错误;
故选:BC.
司机为了能够控制驾驶的汽车,汽车对地面的压力一定要大于零.在高速公路上所建的高架立交桥顶部可看作一个圆弧,若某高架桥顶部圆弧的半径为160m,则汽车通过顶部的速度应限制在______m/s以内.(g取10m/s2).
正确答案
解:汽车通过凸圆弧形桥顶部时,由汽车的重力和桥面的支持力提供汽车的向心力,
即
当N=0时
v=40m/s
故答案为:40
解析
解:汽车通过凸圆弧形桥顶部时,由汽车的重力和桥面的支持力提供汽车的向心力,
即
当N=0时
v=40m/s
故答案为:40
如图所示,图中的装置可测量子弹的速度,其中薄壁圆筒半径为R,圆筒上的a、b两点是一条直径上的两个端点(图中OO′为圆筒轴线).圆筒以速度v竖直向下匀速运动.若某时刻子弹沿图示平面正好水平射入a点,且恰能经b点穿出.
(1)若圆筒匀速下落时不转动,求子弹射入a点时速度的大小;
(2)若圆筒匀速下落的同时绕OO匀速转动,求圆筒转动的角速度条件.
正确答案
解(1)子弹做平抛运动,水平方向:
2R=v0t
竖直方向:
vt=gt2
代入解得:
v0=
(2)当圆筒转动整数圈时,子弹恰好从a点到达b点,设圆筒匀速转动的角速度为ω
则 θ=2πn=ωt
而 vt=gt2,所以t=
得:ω=,n=1,2,3….
答:(1)子弹射入a点时速度的大小为;
(2)圆筒转动的角速度满足的条件为ω=,n=1,2,3….
解析
解(1)子弹做平抛运动,水平方向:
2R=v0t
竖直方向:
vt=gt2
代入解得:
v0=
(2)当圆筒转动整数圈时,子弹恰好从a点到达b点,设圆筒匀速转动的角速度为ω
则 θ=2πn=ωt
而 vt=gt2,所以t=
得:ω=,n=1,2,3….
答:(1)子弹射入a点时速度的大小为;
(2)圆筒转动的角速度满足的条件为ω=,n=1,2,3….
如图所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量为0.2kg的小球,拉住线的另一端,使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动.使小球的转速很缓慢地增加,当小球的转速增加到开始时转速的3倍时,细线断开,线断开前的瞬间线受到的拉力比开始时大64N,求:
(1)线断开前的瞬间,线受到的拉力大小;
(2)线断开的瞬间,小球运动的线速度;
(3)如果小球离开桌面时,速度方向与桌子边线的夹角为60°,桌面高出地面0.8m,求小球飞出后的落地点距桌边线的水平距离.
正确答案
解:(1)线的拉力等于向心力,设开始时角速度为ω0,向心力是F0,线断开的瞬间,角速度为ω,
线的拉力是F. ①
F=mω2R ②
由①②得 ③
又因为F=F0+64N; ④
由③④得F=72N
(2)设线断开时速度为v
由,
得:v=
(3)设桌面高度为h,小球落地经历时间为t.
则小球飞出后的落地点到桌边线的水平距离为
答:(1)线断开前的瞬间,线受到的拉力大小72N;(2)线断开的瞬间,小球运动的线速度6m/s;(3)小球飞出后的落地点距桌边线的水平距离2.08m.
解析
解:(1)线的拉力等于向心力,设开始时角速度为ω0,向心力是F0,线断开的瞬间,角速度为ω,
线的拉力是F. ①
F=mω2R ②
由①②得 ③
又因为F=F0+64N; ④
由③④得F=72N
(2)设线断开时速度为v
由,
得:v=
(3)设桌面高度为h,小球落地经历时间为t.
则小球飞出后的落地点到桌边线的水平距离为
答:(1)线断开前的瞬间,线受到的拉力大小72N;(2)线断开的瞬间,小球运动的线速度6m/s;(3)小球飞出后的落地点距桌边线的水平距离2.08m.
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