- 匀速圆周运动
- 共1545题
做圆周运动的物体所受的合外力F合指向圆心,且F合=,物体做稳定的______;所受的合外力F合突然增大,即F合>mv2/r时,物体就会向内侧移动,做______运动;所受的合外力F合突然减小,即F合<mv2/r时,物体就会向外侧移动,做______运动,所受的合外力F合=0时,物体做离心运动,沿切线方向飞出.
正确答案
匀速圆周运动
向心
离心
解析
解:根据物体做匀速圆周运动的条件,可知 F=,当F>
时,物体做向心运动,当F<
时,物体做离心运动;当F=0时,物体将沿着轨迹的切线方向做匀速直线运动.
故答案为:匀速圆周运动,向心,离心
小球P用长L=1m的细绳系着,在水平面内绕O点做匀速圆周运动,其角速度ω=2πrad/s.另一质量m=1kg的小球Q放在高出水平面h=1.25m的粗糙水平槽上,槽与绳平行,小球Q与槽之间的动摩擦因数为μ=0.1,槽的端点A在O点正上方.当小球P运动到图示位置时,小球Q以初速度v0向A点运动然后做平抛运动,Q落到水平面时P恰好与它相碰.(g取10m/s2)求:
(1)若P与Q相碰时还没转够一周,则Q的初速度v0和到达A的速度 vA各为多少;
(2)若P与Q相碰时转动的时间大于一个周期,求Q运动到A点的时间和相应的Q在桌面上滑行的距离分别满足什么关系?
正确答案
解:
(1)小球Q做平抛运动,由平抛规律可得:
,
L=vAt,
解得:
.
t=0.5s,
小球的加速度为:
a=μg=0.1×10=1m/s2,
由运动学:
vA=v0-at1,
解得:
v0=2+t1,
又若P与Q相碰时还没转够一周,则P转动正好是半周,则其平抛运动时间为半个周期:
=0.5s,
由题意:
t0=t+t1,
解得:
t1=0,
可得:
v0=2m/s.
(2)若P与Q相碰时转动的时间大于一个周期,则其转动时间为(n+)个周期,P的周期为
,对Q依据平抛运动规律有:
,
L=v0t
Q运动到A点的时间为t2,则:
,
解得:
t2=ns,(n=1、2、3…).
Q在桌面上滑行的距离:
=
,(n=1、2、3…).
答:
(1)若P与Q相碰时还没转够一周,则Q的初速度v0=2m/s到达A的速度vA=2m/s;
(2)若P与Q相碰时转动的时间大于一个周期,Q运动到A点的时间为ns,(n=1、2、3…),
相应的Q在桌面上滑行的距离为,(n=1、2、3…).
解析
解:
(1)小球Q做平抛运动,由平抛规律可得:
,
L=vAt,
解得:
.
t=0.5s,
小球的加速度为:
a=μg=0.1×10=1m/s2,
由运动学:
vA=v0-at1,
解得:
v0=2+t1,
又若P与Q相碰时还没转够一周,则P转动正好是半周,则其平抛运动时间为半个周期:
=0.5s,
由题意:
t0=t+t1,
解得:
t1=0,
可得:
v0=2m/s.
(2)若P与Q相碰时转动的时间大于一个周期,则其转动时间为(n+)个周期,P的周期为
,对Q依据平抛运动规律有:
,
L=v0t
Q运动到A点的时间为t2,则:
,
解得:
t2=ns,(n=1、2、3…).
Q在桌面上滑行的距离:
=
,(n=1、2、3…).
答:
(1)若P与Q相碰时还没转够一周,则Q的初速度v0=2m/s到达A的速度vA=2m/s;
(2)若P与Q相碰时转动的时间大于一个周期,Q运动到A点的时间为ns,(n=1、2、3…),
相应的Q在桌面上滑行的距离为,(n=1、2、3…).
如图所示,在同一竖直平面内有两个正对着的半圆形光滑轨道,轨道的半径都是R.轨道端点所在的水平线相隔一定的距离x.一质量为m的小球能在其间运动而不脱离轨道,经过最低点B时的速度为v.小球在最低点B与最高点A对轨道的压力之差为△F (△F>0 ).不计空气阻力.则( )
正确答案
解析
解:设m在A点时的速度为VA,在B点时速度为VB;
对m从A到B点时,根据动能定理有:
mg(2R+X)=mVB2-
mVA2
对m在B点时,受重力和支持力NB的作用,根据牛顿第二定律:
NB-mg=m
所以NB=mg+m;
对m在A点,受重力和支持力NA,根据牛顿第二定律:
NA+mg=m
所以NA=m-mg;
小球在最低点B与最高点A对轨道的压力之差△F=NB-NA=6mg+2mg
所以,从推导的关系式可知,A选项中R越大,△F应该是越小,所以A错误,
△F与速度V没关系,所以选项BD都错误,
m、R一定时,当x变大时,从关系式中不难发现△F一定越大,所以C选项正确.
故选:C.
如图所示,M是水平放置的圆盘,绕过其圆心的竖直轴OO′匀速转动,以经过O水平向右的方向作为x轴的正方向.在圆心O正上方距盘面高为h处有一个正在间断滴水的容器,在t=0时刻开始随长传送带沿与x轴平行的方向做匀速直线运动,速度大小为v.已知容器在t=0时滴下第一滴水,以后每当前一滴水刚好落到盘面上时再滴下一滴水.问:
(1)每一滴水经多长时间滴落到盘面上?
(2)要使盘面上只留下3个水滴,圆盘半径R应满足什么条件?
(3)若圆盘半径R足够大,第二滴水和第三滴水在圆盘上可能相距的最远距离为多少?此时圆盘转动的角速度至少为多少?
正确答案
解:(1)水滴在坚直方向作自由落体运动,有:
h=gt12;
解得:t1=
(2)第三滴水平抛后恰好落在转盘的边缘,根据平抛运动的分位移公式,有:
水平方向:x1=vt1=R1-v•2t1
竖直方向:y=h=gt12;
解得:R1=3vt1=3v
第四滴水平抛后恰好落在转盘的边缘,根据平抛运动的分位移公式,有:
水平方向:x2=vt1=R2-v•3t1
竖直方向:y=h=gt12;
解得:R2=4vt1=4v
要使盘面上只留下3个水滴,圆盘半径的范围为:4v>R≥3v
;
(3)第二滴水落在圆盘上的水平位移为
s2=v•2t1=2v
第二滴水落在圆盘上的水平位移为
s3=v•3t1=3v
当第二滴水与第三滴水在盘面上的落点位于同一直径上圆心的两侧时两点间的距离最大,为
S=S2+S3=5v
在相邻两滴水的下落时间内,圆盘转过的最小角度为π,所以最小角速度为
ω==π
;
答:(1)每一滴水经 时间滴落到盘面上;
(2)要使盘面上只留下3个水滴,圆盘半径的范围为:4v>R≥3v
;
(3)若圆盘半径R足够大,第二滴水和第三滴水在圆盘上可能相距的最远距离为5v,此时圆盘转动的角速度至少π
.
解析
解:(1)水滴在坚直方向作自由落体运动,有:
h=gt12;
解得:t1=
(2)第三滴水平抛后恰好落在转盘的边缘,根据平抛运动的分位移公式,有:
水平方向:x1=vt1=R1-v•2t1
竖直方向:y=h=gt12;
解得:R1=3vt1=3v
第四滴水平抛后恰好落在转盘的边缘,根据平抛运动的分位移公式,有:
水平方向:x2=vt1=R2-v•3t1
竖直方向:y=h=gt12;
解得:R2=4vt1=4v
要使盘面上只留下3个水滴,圆盘半径的范围为:4v>R≥3v
;
(3)第二滴水落在圆盘上的水平位移为
s2=v•2t1=2v
第二滴水落在圆盘上的水平位移为
s3=v•3t1=3v
当第二滴水与第三滴水在盘面上的落点位于同一直径上圆心的两侧时两点间的距离最大,为
S=S2+S3=5v
在相邻两滴水的下落时间内,圆盘转过的最小角度为π,所以最小角速度为
ω==π
;
答:(1)每一滴水经 时间滴落到盘面上;
(2)要使盘面上只留下3个水滴,圆盘半径的范围为:4v>R≥3v
;
(3)若圆盘半径R足够大,第二滴水和第三滴水在圆盘上可能相距的最远距离为5v,此时圆盘转动的角速度至少π
.
绳子的一端拴一个重物,用手握住另一端,使重物在光滑的水平面内做匀速圆周运动,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、重物在光滑的水平面内做匀速圆周运动,绳的拉力作为物体需要的向心力,由Fn=mrω2可得,角速度越小需要的向心力越小,绳越不容易断,所以A错误.
B、由Fn=mr可得,周期相同时,半径越大,物体需要的向心力越大,绳越易断,所以B正确.
C、由Fn=mvω=mv可得,线速度相等时,周期越大,物体需要的向心力越小,绳越不容易断,所以C错误.
D、由Fn=mvω可得,角速度相等时,线速度越小,物体需要的向心力越小,绳越不容易断,所以D错误.
故选:B.
扫码查看完整答案与解析