1、计算题 如图所示,质量不计的光滑直杆AB的A端固定一个小球P,杆OB段套着小球Q,Q与轻质弹簧的一端相连,弹簧的另一端固定在O点,弹簧原长为L,劲度系数为k,两球的质量均为m, OA=d,小球半径忽略.现使在竖直平面内绕过O点的水平轴转动,若OB段足够长,弹簧形变始终处于弹性限度内。当球P转至最高点时,球P对杆的作用力为零,求此时弹簧的弹力。
参考答案:F=
本题解析:对A:mg=mdω2,
,
对B:kx-mg=m(L+x)ω2,x=
,
弹力方向向上.
点评:受力分析确定向心力来源,列向心力方程求解。
本题难度:简单
2、选择题 秋千的吊绳有些磨损.在摆动过程中,吊绳最容易断裂的时候是秋千( )
A.在下摆过程中
B.在上摆过程中
C.摆到最高点时
D.摆到最低点时
参考答案:因为单摆在摆动过程中,靠径向的合力提供向心力,设单摆偏离竖直位置的夹角为θ,则有:T-mgcosθ=mv2l,因为最低点时,速度最大,θ最小,则绳子的拉力最大,所以摆动最低点时绳最容易断裂.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
本题解析:
本题难度:一般
3、填空题 两个同学合作做体验性实验来粗略地验证向心力公式Fn=mv2/r和Fn=mω2r.他们的做法如下:如图甲,绳子的一端拴一个小沙袋或其他小物体,绳上离小沙袋重心40cm的地方打一个绳结A,80cm的地方打另一个绳结B.同学甲看着手表,每秒钟喊2次口令.同学乙按下列步骤操作:
一:手握绳结A,如图乙,使沙袋近似在水平方向上做匀速圆周运动,每2次口令运动1周.体会此时绳子拉力的大小.?
二:改为手握绳结B,仍使沙袋在水平方向上每秒运动1周.体会此时绳子拉力的大小.
三:又改为手握绳结A,但使沙袋在水平方向上每秒运动2周.体会此时绳子拉力的大小.
操作二与操作一______相同(填线速度或角速度),同学乙感到哪次向心力比较大?______(填操作一或操作二);操作三与操作二______相同(填线速度或角速度),同学乙感到哪次向心力比较大?______(填操作三或操作二)
参考答案:操作一和操作二,都是每秒转动一圈,则角速度相等,根据F=mω2r知,半径大时所需的向心力大,则拉力大.知操作二感到向心力较大.
操作三和操作二比较,操作二1s内转过的弧长为2πr,操作三1s内转过的弧长为2×2π×r2=2πr.知线速度相同,根据F=mv2r知,半径小时向心力大,则操作三感到向心力较大.
故答案为:角速度,操作二,线速度,操作三.
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 如图所示,轻绳一端系一小球,另一端固定于O点,在O点正下方的P点钉一颗钉子,使悬线拉紧与竖直方向成一角度θ,然后由静止释放小球,当悬线碰到钉子时( )
①小球的瞬时速度突然变大
②小球的加速度突然变大
③小球做圆周运动所需的向心力突然变大
④悬线所受的拉力突然变大.
A.①③④
B.②③④
C.①②④
D.①②③