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1、选择题 细绳一端固定,另一端系一小球在竖直平面内做完整的圆周运动,设绳长为L,重力加速度为g,则( )
A.小球通过最高点时,速度大小一定为
B.小球运动的过程中,所受合外力一定指向圆心
C.小球通过最低处时一定受到绳子的拉力作用
D.小球运动的过程中,可能受到绳子的拉力、重力和向心力
参考答案:A、当绳子的拉力等于0,在最高点有:mg=mv2L,则 v=
本题解析:
本题难度:简单
2、简答题 如图所示,ABC为固定在竖直面内的光滑四分之一圆轨道,其半径为r=10m,N为固定在水平面内的半圆平面,其半径为R=
m,轨道ABC与平面N相切于c点,DEF是包围在半圆平面N周围且垂直于N的光滑半圆形挡板,质量为M=1kg的滑块的上表面与平面N在同一水平面内,且滑块与N接触紧密但不连接,现让物体自A点由静止开始下滑,进入平面N后受到挡板DEF的约束并最终冲上滑块,已知m=1kg,物体与平面N之间的动摩擦因数为μ1=0.5、与滑块之间的动摩擦因数为μ2=0.4,滑块与地面之间是光滑的,滑块的竖直高度为h=0.05m,长L=4m.(取g=10m/s2)
(1)物体滑到C处时对圆轨道的压力是多少?
(2)物体运动到F处时的速度是多少?
(3)当物体从滑块上滑落后到达地面时,物体与滑块之间的距离是多少?
参考答案:(1)对m从A到C?的过程,由动能定理得:mgr=12mvC2
由牛顿第二定律得:
N-mg=mvC2r
? 联立代入数值得:N=3mg=30N?
?由牛顿第三定律m在C处对圆轨道的压力为30N
(2)对m从C到F?
πRμ1mg=12mvC2-12mvF2?
?解得:vF=10m/s?
(3)根据牛顿第二定律,
? 对m:-μ2mg=ma1,解得:a1=-4m/s2?
? 对M:μ2mg=Ma1,解得:a2=4m/s2
设经t时间m刚要从M上滑落,此时m的速度v1,运动的位移为s1,M的速度v2,运动的位移为s2
?s1=vFt+12a1t2
?s2=12a2t2
? 而?s1-s2=L?
由以上三式得:t1=2s,t2=12s
检验:当t1=2s时?v1=vF+a1t1=2m/s,v2=a2t1=8m/s? 不合题意舍去,
当t2=12s时,v1=vF+a1t2=8m/s,v2=a2t2=2m/s?
设m从抛出到落地时间为t3,
? 则h=12gt32
? 解得:t3=0.1s
这段时间内,m水平位移s3=v1t3=0.8m?
? M水平位移?s4=v2t3=0.2m
? 所以△s=s3-s4=0.6m
?答:(1)物体滑到C处时对圆轨道的压力是30N;
(2)物体运动到F处时的速度是10m/s;
(3)当物体从滑块上滑落后到达地面时,物体与滑块之间的距离是0.6m.
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,为表演杂技“飞车走壁“的示意图.演员骑摩托车在一个圆桶形结构的内壁上飞驰,做匀速圆周运动.图中a、b两个虚线圆表示同一位演员骑同一辆摩托,在离地面不同高度处进行表演的运动轨迹.不考虑车轮受到的侧向摩擦,下列说法中正确的是( )
A.在a轨道上运动时角速度较大
B.在a轨道上运动时线速度较大
C.在a轨道上运动时摩托车对侧壁的压力较大
D.在a、b轨道上运动时摩托车和运动员所受的向心力相等