①小球离开B点后,在CD轨道上的落地点到C的水平距离;(2 m)
②小球到达B点时对圆形轨道的压力大小?(3N) ③如果在BCD轨道上放置一个倾角=45°的斜面(如图中虚线所示),那么小球离开B点后能否落到斜面上?如果能,求它第一次落在斜面上的位置。
gt1 得: t1=
2
=s = 1 s………………………(2分)
s = vB·t1 = 2×1 m = 2 m………………………………(2分)
⑵小球达B受重力G和向上的弹力F作用,由牛顿第二定律知
解得F=3N…………………(2分)
由牛顿第三定律知球对B的压力,即小球到达B点时对圆形轨道的压力大小为3N,
方向竖直向下。………………………(1分) ⑶如图,斜面BEC的倾角θ=45°,CE长d = h = 5m
因为d > s,所以小球离开B点后能落在斜面上 ……………………………(1分) (说明:其它解释合理的同样给分。)
假设小球第一次落在斜面上F点,BF长
为L,小球从B点到F点的时间为t2
Lcosθ= vBt2 ①
Lsinθ=gt2 ②
2
联立①、②两式得 t2 = 0.4s …………(1分)
L ==m = 0.8m = 1.13m ……………………………(2分)
说明:关于F点的位置,其它表达正确的同样给分。
2、如图所示,在匀速转动的水平盘上,沿半径方向放着用细线相连的、质量相等的两个物体A和B,它们与盘间的动摩擦因数相同,当圆盘转速加快到两物体刚要发生滑动时,烧断细线,则( ) A.两物体均沿切线方向滑动
B.物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动,同时所受摩擦力减小 C.两物体仍随圆盘一起做匀速圆周运动,不会发生滑动
D.物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动,物体A发生滑动,离圆盘圆心越越远
3、如图所示,质量是1kg的小球用长为0.5m的细线悬挂在O点,O点距地面高度为1m,如果使小球绕OO'轴载水平面内做圆周运动,若细线最大承受拉力为12.5N。求: (1)当小球的角速度为多大时,线将断裂;
(2)线断裂后,小球经过多长时间落地;
(3)小球落地点与点O′的水平距离(.g=10m/s2)0.6m.
(1)绳拉断瞬间,对小球有(θ为线与竖直方向的夹角):
…………2分
………………1分
解得 : …………1分 且:
(2)线拉断后,小球做平抛运动
抛出时的高度为 …………1分
………………2分
解得:……………………1分
(3)小球做平抛运动,初速……1分
平抛的水平位移:………………2分
s==0.6m.……………………1分
4、如图,一质量为m=2kg的小球用细绳拴住在竖直平面内做圆周运动,绳长L=0.5m,固定点O距地面的高度为5.5m,绳的最大承受力F=120N,则小球经过最低点时的速率最大为多少?若以此最大速率经过最低点时,细绳恰好被拉断,则小球落地时距离固定点O的水平距离为多大?(g=10m/s2)(5m/s 5m)
5、如图,摩托车做腾跃特技表演,沿曲面冲上高0.8m顶部水平高台,接着以v=3m/s水平速度离开平台,落至地面时,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.A、B为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为R=1.0m,人和车的总质量为180kg,特技表演的全过程中,阻力忽略不计.(g=10m/s2,).求: (1)从平台飞出到A点,人和车运动的水平距离s (2)人和车运动到圆弧轨道最低点O速度v’=
m/s此时对轨道的压力
(3)从平台飞出到达A点时速度及圆弧对应圆心角θ. (4)人和车运动到达圆弧轨道A点时对轨道的压力.
(1)车做的是平抛运动,很据平抛运动的规律可得,
竖直方向上有:H=水平方向上有:s=vt,
解得:s=.
(2)在最低点,根据牛顿第二定律得:,
解得:N==7740N.
(3)摩托车落至A点时,其竖直方向的分速度为:vy=gt=4m/s
到达A点时速度为:,
设摩托车落地时速度方向与水平方向的夹角为α,则有:
tanα=
即有:α=53° 所以有:θ=2α=106°
(3)对摩托车受力分析可知,摩托车受到的指向圆心方向的合力作为圆周运动的向心力,
所以有:NA﹣mgcosα=代入数据解得:NA=5580 N
由牛顿第三定律可知,人和车在最低点O时对轨道的压力为5580 N. 答:(1)从平台飞出到A点,人和车运动的水平距离s为1.2m. (2)此时对轨道的压力为7740N.
(3)从平台飞出到达A点时速度及圆弧对应圆心角θ为106°. (4)人和车运动到达圆弧轨道A点时对轨道的压力为5580 N.
6、如图所示,两绳系一质量为0.1kg的小球,两绳的另一端分别固定于轴的A、B两处,上面绳长2m,两绳拉直时与轴的夹角分别为30°和45°,问球的角速度在什么范围内两绳始终有张力?(g取10m/s2)
rad/s<ω<
rad/s
解:当上绳绷紧,下绳恰好伸直但无张力时,小球受力如下图 由牛顿第二定律得:mgtan30°=mω12
r; 又有:r=Lsin30°
解得:ω1=rad/s;
当下绳绷紧,上绳恰好伸直无张力时,小球受力如下图 由牛顿第二定律得:mgtan45°=mω22
r;
解得:ω2=rad/s;
故当 rad/s<ω<rad/s 时,两绳始终有张力.
答:球的角速度在rad/s<ω<rad/s 时,两绳始终有张力.
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