- 线速度
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如图为小孩(质量为M) 用细绳悬挂起来荡秋扦,绳子长为L,最大偏角为θ,求:
(1)小孩摆到最低位置时的速度是多大?
(2)最低位置时绳子的拉力为多大?
正确答案
(1)
(2)Mg(3-cosθ)
如图所示,位于竖直面内的曲线轨道的最低点B的切线沿水平方向,且与一位于同一竖直面内、半径R=0.40m的光滑圆形轨道平滑连接。现有一质量m=0.10kg的滑块(可视为质点),从位于轨道上的A点由静止开始滑下,滑块经B点后恰好能通过圆形轨道的最高点C。已知A点到B点的高度h=1.5m,重力加速度g=10
m/s2,空气阻力可忽略不计,求:
(1)滑块通过C点时的速度大小;
(2)滑块通过圆形轨道B点时对轨道的压力大小;
(3)滑块从A点滑至B点的过程中,克服摩擦阻力所做的功。
正确答案
解:(1)因滑块恰能通过C点,即在C点滑块所受轨道的压力为零,其只受到重力的作用。设滑块在C点的速度大小为vC,根据牛顿第二定律,对滑块在C点有 mg=mvC2/R
解得vC==2.0m/s
(2)设滑块在B点时的速度大小为vB,对于滑块从B点到C点的过程,根据机械能守恒定律有 mvB2=
mvC2+mg2R
滑块在B点受重力mg和轨道的支持力FN,根据牛顿第二定律有 FN-mg=mvB2/R
联立上述两式可解得 FN=6mg=6.0N
根据牛顿第三定律可知,滑块在B点时对轨道的压力大小FN′=6.0N
(3)设滑块从A点滑至B点的过程中,克服摩擦阻力所做的功为Wf,对于此过程,根据动能定律有 mgh-Wf=mvB2
解得Wf=mgh-mvB2=0.50J
如图所示,半径为R的水平圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动,若在圆心O正上方h处沿与半径OB平行的方向水平抛出一个小球,要使球做平抛运动的落点为B,求:
(1)小球做平抛运动的初速度v;
(2)圆盘转动的角速度ω.
正确答案
(1)要使小球与盘只碰一次球的水平位移要为R,对平抛的小球:
水平方向:R=vt…①
竖直方向:h=gt2…②
①②联立得:v=R
(2)要使小球落到B处,则小球在下落的这段时间内,B点刚好转了整数圈则:
ωt=2kπ(k=1、2、3…)…③
②③联立得:ω=2kπ(k=1、2、3…)
答:1)小球做平抛运动的初速度v=R;
(2)圆盘转动的角速度为2kπ(k=1、2、3…).
1920年科学家史特恩测定气体分子速率的装置如图所示,A、B为一双层共轴圆筒形容器,外筒半径为R,内筒半径为r,可同时绕其共同轴以同一角速度ω高速旋转,其内部抽成真空.沿共同轴装有一根镀银的铂丝K,在铂丝上通电使其加热,银分子(即原子)蒸发成气体,其中一部分分子穿过A筒的狭缝a射出到达B筒的内表面.由于分子由内筒到达外筒需要一定时间,若容器不动,这些分子将到达外筒内壁上的b点,若容器转动,从a穿过的这些分子仍将沿原来的运动方向到达外筒内壁,但容器静止时的b点已转过弧长s到达b’点.
(1)测定该气体分子最大速度的大小表达式为______.
(2)采用的科学方法是下列四个选项中的______.
A.理想实验法B.建立物理模型法
C.类比法D.等效替代法.
正确答案
(1)气体分子运动和转盘转动同时发生,互不影响;
气体分子运动时间为:t=;
转盘边缘上点线速度为,故转动时间为:t=;
两个运动同时发生,故t==
解得
v=
(2)水银蒸发成气体后,分子做匀速直线运动,认为速度都相同,是建立的理想模型;故ACD错误,B正确;
故答案为:(1);(2)B.
一对双星,是由相距L、质量分别为M1和M2的两颗星体构成,两星间引力很大但又未吸引到一起,是因为它们以连线上某点为圆心做圆周运动的结果,如图所示,试求它们各自运转半径和角速度各是多少?
正确答案
(1)根据万有引力提供向心力得:
G=M1R1ω2…①
G=M2R2ω2…②
所以上面①②两式相比得到
=
又因为L=R1+R2
所以解得:R1=L
R2=L
(2)①②相加得到
G=(R1+R2)ω2
因为L=R1+R2
所以ω=.
答:它们的轨道半径分别为:R1=L,R2=
L;
它们的角速度是ω=.
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