圆周运动习题讲解

发布 2021-05-14 06:00:28 阅读 5615

1.一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定,有质量相同的小球a和b沿着筒的内壁在水平面内做匀速圆周运动,如图所示,a的运动半径较大,则( ac )

a.a球的角速度必小于b球的角速度。

b.a球的线速度必小于b球的线速度。

c.a球的运动周期必大于b球的运动周期。

d.a球对筒壁的压力必大于b球对筒壁的压力。

解析:小球a、b的运动状态即运动条件均相同,属于三种模型中的皮带传送。则可以知道,两个小球的线速度v相同,b错;因为ra>rb,则ωa<ωb,ta2.

如图所示,在一个水平圆盘上有一个木块p随圆盘一起绕过o点的竖直轴匀速转动,下面说法中正确的是( )

a.圆盘匀速转动的过程中,p受到的静摩擦力沿轨迹切线方向。

b.圆盘匀速转动的过程中,p受到的静摩擦力为零。

c.在转速一定的条件下,p受到的静摩擦力的大小跟p点到o点的距离成正比。

d.在p点到o点的距离一定的条件下,p受到的静摩擦力的大小跟圆盘匀速转动的角速度成正比。

解答:a、圆盘匀速转动的过程中,p受到的静摩擦力沿po方向指向转轴.故a错误.

b、木块p随圆盘一起绕过o点的竖直轴匀速转动,做匀速圆周运动,p受到的静摩擦力提供向心力,p受到的静摩擦力不可能为零.故b错误.

c、根据向心力公式得到f=m(2πn)2r,转速n一定时,f与r成正比,即p受到的静摩擦力的大小跟p点到o点的距离成正比.故c正确.

d、由f=mω2r得,在p点到o点的距离一定的条件下,p受到的静摩擦力的大小跟圆盘匀速转动的角速度的平方成正比.故d错误.

故选c4.如图所示,质量为m的物体从半径为r的半球形碗边向碗底滑动,滑倒最低点时的速度为v。若物体滑倒最低点时受到的摩擦力是f,则物体与碗的动摩擦因数μ为( b )。

a、 b、 c、 d、

解析:设在最低点时,碗对物体的支持力为f,则,解得,由。

f=μf解得,化简得,所以b正确。

5.一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内转动,圆盘半径为r,甲、乙物体质量分别为m和m(m>m),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的μ倍,两物体用一根长为l(l<r)的轻绳连在一起.如图3所示,若将甲物体放在转轴的位置上,甲、乙之间连线刚好沿半径方向被拉直,要使两物体与圆盘不发生相对滑动,则转盘旋转的角速度最大不得超过(两物体均看做质点) (

abc. d.

解析:经分析可知,绳的最大拉力f=μmg,对m,f+μmg=mω2l,所以μ(m+m)g=mω2l

解得ω=.答案:d

6.如图所示,位于竖直平面上的圆弧轨道光滑,半径为r,ob沿竖直方向,上端a距地面高度为h,质量为m的小球从a点由静止释放,到达b点时的速度为,最后落在地面上c点处,不计空气阻力,求:

1)小球刚运动到b点时的加速度为多大,对轨道的压力多大;

2)小球落地点c与b点水平距离为多少。

7.如图所示,lmpq是光滑轨道,lm水平,长为5m,mpq是一半径r=1.6m的半圆,qom在同一竖直面上,在恒力f作用下,质量m=1kg的物体a从l点由静止开始运动,当达到m时立即停止用力,欲使a刚好能通过q点,则力f大小为多少?

(取g=10m/s2)

解析:物体a经过q时,其受力情况如图所示:

由牛顿第二定律得:

物体a刚好过a时有fn=0;解得,对物体从l到q全过程,由动能定理得:

解得f=8n。

8.如下图所示,让摆球从图中a位置由静止开始下摆,正好到最低点b位置时线被拉断.设摆线长为l=1.6 m,摆球的质量为0.

5kg,摆线的最大拉力为10n,悬点与地面的竖直高度为h=4m,不计空气阻力,g取10 m/s2。求:

1)摆球着地时的速度大小.(2)d到c的距离。

解析:(1)小球刚摆到b点时,由牛顿第二定律可知:,由①并带入数据可解的:,小球离开b后,做平抛运动。

竖直方向:②,落地时竖直方向的速度:③

落地时的速度大小:④,由①②③得:

2)落地点d到c的距离。

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