【題目】如圖所示,長度為L的細繩上端固定在天花板上O點,下端拴著質(zhì)量為m的小球.當(dāng)把細繩拉直時,細繩與豎直線的夾角為θ=60°,此時小球靜止于光滑的水平面上.
(1)當(dāng)球以角速度ω1=做圓錐擺運動時,細繩的張力FT為多大?水平面受到的壓力FN是多大?
(2)當(dāng)球以角速度ω2=2做圓錐擺運動時,細繩的張力FT′及水平面受到的壓力FN′各是多大?
【答案】(1)繩子張力FT為mg,桌面受到壓力FN是mg.(2)繩子的張力為4mg,桌面受到的壓力為零.
【解析】試題分析:(1)當(dāng)球做圓錐擺運動時,在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,由重力、水平面的支持力和繩子拉力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律,采用正交分解法列方程求解繩子的張力和支持力,再由牛頓第三定律求出桌面受到的壓力.
(2)當(dāng)小球?qū)ψ烂媲『脽o壓力時,由重力和繩子拉力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律求解此時小球的角速度.根據(jù)角速度ω2=與臨界角速度的關(guān)系,判斷小球是否離開桌面.若小球桌面做圓周運動,再由牛頓第二定律求解繩子的張力.
解:(1)對小球受力分析,作出力圖如圖1.球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,由重力、水平面的支持力和繩子拉力的合力提供向心力,則
根據(jù)牛頓第二定律,得
水平方向有:FTsin60°=mω12Lsin60°①
豎直方向有:FN′+FTcos60°﹣mg="0" ②
又ω1=
解得 FT=mg,FN′=
根據(jù)牛頓第三定律得知水平面受到的壓力FN=FN′=.
(2)設(shè)小球?qū)ψ烂媲『脽o壓力時角速度為ω0,即FN′=0
代入①②解得,ω0=
由于ω2=>ω0,故小球離開桌面做勻速圓周運動,則此時小球的受力如圖2.設(shè)繩子與豎直方向的夾角為α,則有
mgtanθ=mω22lsinα ③
mg=FT′cosα ④
聯(lián)立解得 FT′=4mg
答:
(1)當(dāng)球以ω1=做圓錐擺運動時,繩子張力FT為mg,桌面受到壓力FN是.
(2)當(dāng)球以角速度ω2=做圓錐擺運動時,繩子的張力為4mg,桌面受到的壓力為零.
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】質(zhì)量為8×102kg的電動車由靜止開始沿平直公路行駛,達到的最大速度為15m/s,利用傳感器測得此過程中不同時刻電動車的牽引力F與對應(yīng)的速度v,并描繪出圖象(圖中AB、BO均為直線),假設(shè)電動車行駛中所受的阻力恒定,則( )
A. 在全過程中,電動車在B點時速度最大
B. AB過程電動車做勻變速運動
C. BC過程電動車做減速運動
D. BC過程電動車的牽引力功率變化
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】奧地利極限運動員菲利克斯·鮑姆加特納乘氣球升至約39 km的高空后跳下,經(jīng)過4分20秒到達距地面約1.5 km高度處,打開降落傘并成功落地,打破了跳傘運動的多項世界紀錄.取重力加速度的大小g=10 m/s2.
(1)若忽略空氣阻力,求該運動員從靜止開始下落至1.5 km高度處所需的時間及其在此處速度的大。
(2)實際上,物體在空氣中運動時會受到空氣的阻力,高速運動時所受阻力的大小可近似表示為f=kv2,其中v為速率,k為阻力系數(shù),其數(shù)值與物體的形狀、橫截面積及空氣密度有關(guān).已知該運動員在某段時間內(nèi)高速下落的v-t圖象如圖所示.若該運動員和所帶裝備的總質(zhì)量m=100 kg,試估算該運動員在達到最大速度時所受阻力的阻力系數(shù).(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,一質(zhì)量為mB=2kg的木板B靜止在光滑的水平面上,其右端上表面緊靠一固定斜面軌道的底端(斜面底端與木板B右端的上表面之間由一段小圓弧平滑連接),軌道與水平面的夾角θ=37°。一質(zhì)量也為mA=2kg的物塊A由斜面軌道上距軌道底端x0=8m處靜止釋放,物塊A剛好沒有從木板B的左端滑出。已知物塊A與斜面軌道間的動摩擦因數(shù)為μ1=0.25,與木板B上表面間的動摩擦因數(shù)為μ2=0.2,sinθ=0.6,cosθ=0.8,g取10m/s2,物塊A可看作質(zhì)點。請問:
(1)物塊A剛滑上木板B時的速度為多大?
(2)物塊A從剛滑上木板B到相對木板B靜止共經(jīng)歷了多長時間?
(3)木板B有多長?
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,勻強磁場的方向豎直向下,磁場中有光滑的水平桌面,在桌面上平放著內(nèi)壁光滑、底部有帶電小球的試管,試管在水平拉力F作用下向右勻速運動,帶電小球能從管口處飛出.關(guān)于帶電小球及其在離開試管前的運動,下列說法中不正確的是:
A. 小球帶正電
B. 試管對小球做正功
C. 小球運動的軌跡是一條拋物線
D. 維持試管勻速運動的拉力F應(yīng)保持恒定
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,水平放置的兩個正對的帶電金屬板MN、PQ間存在相互垂直的勻強電場和勻強磁場,電場強度為E,磁感應(yīng)強度大小為B,垂直紙面向內(nèi)。在a點由靜止釋放帶電的微粒,釋放后微粒沿曲線acb運動,到達b點時速度為零,c點是曲線上離MN板最遠的點。已知微粒的質(zhì)量為m,電荷量為q,重力加速度為g,不計微粒所受空氣阻力,則下列說法中正確的是:
A. 該微粒必帶正電荷
B. a點和b點位于同一高度
C. 微粒運動過程中的最大速率為2
D. 微粒到達b點后將沿原路徑返回a點
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】下列關(guān)于分力與合力的說法,正確的是
A. 兩個力的合力,可能小于任何一個分力
B. 5N、2N、6N三個共點力最大合力為13N,最小合力為1N
C. 將一個已知力進行分解,若已知兩個分力的大小,則只有唯一解
D. 合力是分力等效替代的結(jié)果
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】以下說法錯誤的是( )
A.法拉第研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,總結(jié)出電磁感應(yīng)定律
B.開普勒認為對任意一個行星來說,他與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積
C.伽利略通過“理想斜面實驗”,科學(xué)地推理出“力不是維持物體運動的原因”
D.卡文迪許利用卡文迪許扭秤實驗裝置首次測出了靜電力常量
查看答案和解析>>
科目:高中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,在豎直平面內(nèi)有一固定光滑軌道,其中AB是長為x=10 m的水平直軌道,BCD是圓心為O、半徑為R=10 m的圓弧軌道,兩軌道相切于B點.在外力作用下,一小球從A點由靜止開始做勻加速直線運動,到達B點時撤除外力.已知小球剛好能沿圓軌道經(jīng)過最高點C,重力加速度為g=10 m/s2.求:
(1)小球在AB段運動的加速度的大;
(2)小球從D點運動到A點所用的時間.(結(jié)果可用根式表示)
查看答案和解析>>
湖北省互聯(lián)網(wǎng)違法和不良信息舉報平臺 | 網(wǎng)上有害信息舉報專區(qū) | 電信詐騙舉報專區(qū) | 涉歷史虛無主義有害信息舉報專區(qū) | 涉企侵權(quán)舉報專區(qū)
違法和不良信息舉報電話:027-86699610 舉報郵箱:58377363@163.com