基础练
1.火车在拐弯时,对于向心力的分析,正确的是( )
A.由火车本身作用而产生了向心力
B.由于内外轨的高度差的作用,车身略有倾斜,车身所受重力的分力产生了向心力
C.火车在拐弯时的速率小于规定速率时,内轨将给火车侧压力,侧压力就是向心力
D.火车在拐弯时速率大于规定速率时,外轨将给火车侧压力,侧压力作为火车拐弯时
向心力的一部分
2.当汽车通过圆弧形凸形桥时,下列说法中正确的是( )
A.汽车在通过桥顶时,对桥的压力一定小于汽车的重力
B.汽车在通过桥顶时,速度越小,对桥的压力就越小
C.汽车所需的向心力由桥对汽车的支持力来提供
D.汽车通过桥顶时,若汽车的速度v=(g为重力加速度,R为圆弧形桥面的半径),
则汽车对桥顶的压力为零
3.质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动,若经最高点而不脱离轨道的
临界速度为v,当小球以2v的速度经过最高点时,小球对轨道压力的大小为( )
A.0 B.mg C.3mg D.5mg
4.杂技演员在表演水流星节目时,盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动,当杯子到最高
点时,里面水也不流出来,这是因为( )
A.水处于失重状态,不受重力的作用了
B.水受平衡力作用,所受合力为零
C.水受的合力提供向心力,使水做圆周运动
D.杯子特殊,杯底对水有吸引力
5.一轻杆一端固定质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直平面内做半径
为r的圆周运动,以下说法中正确的是( )
A.小球过最高点时,杆的弹力可以等于零
B.小球过最高点时的最小速度为
C.小球过最高点时,杆对球的作用力可以与小球所受重力方向相反,此时重力一定大
于杆对球的作用力
D.小球过最高点时,杆对球的作用力一定与小球所受重力方向相反
6.质量为m的物体随水平传送带一起匀速运动,A为传送带的终端皮带轮,如图1所
示,皮带轮半径为r,要使物体通过终端时能水平抛出,皮带轮的转速至少为( )
图1
A. B.
C. D.
提升练
7.
[ ]
图2
如图2所示,A、B、C三个物体放在旋转平台上,动摩擦因数均为μ.已知A的质量为
2m,B、C的质量均为m,A、B离轴距离均为R,C距离轴为2R,则当平台逐渐加速旋
转时( )
A.C物体的向心加速度最大
B. B物体的摩擦力最小
C.当圆台转速增加时,C比A先滑动
D.当圆台转速增加时,B比A先滑动
8.如图3所示,
图3
质量为m的木块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中,如果由于摩擦
力的作用使得木块的速率不变,则( )
A.因为速率不变,所以木块的加速度为零
B.木块下滑的过程中所受的合外力越来越大
C.木块下滑过程中的摩擦力大小不变
D.木块下滑过程中的加速度大小不变,方向时刻指向球心
9.
图4
两个质量相同的小球,在同一水平面内做匀速圆周运动,悬点相同,如图4所示,A运
动的半径比B的大,则( )
A.A受到的向心力比B的大
B.B受到的向心力比A的大
C.A的角速度比B的大
D.B的角速度比A的大
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.如图5所示,
图5
一个人用一根长1 m、最多只能承受46 N拉力的绳子,拴着一个质量为1 kg的小球,在
竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离地面h=6 m,小球转动至最低点时绳子突然断
了.(g取10 m/s2)
(1)绳子断时小球运动的角速度多大?
(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离.
11.
图6
有一种叫“飞椅”的游乐项目,示意图如图6所示,长为L的钢绳一端系着座椅,另一
端固定在半径为r的水平转盘边缘.转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动.当转盘以角速
度ω匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为θ.不计钢绳的重
力,求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系.
12.
图7
如图7所示,直角架ABC的直角边AB在竖直方向上,B点和C点各系一细绳,两绳共
吊着一质量为1 kg的小球于D点,且BD⊥CD,∠ABD=30°,BD=40 cm.当直角架以
AB为轴,以10 rad/s的角速度匀速转动时,绳BD和CD的拉力各为多少?(g取10 m/s2)
习题课
1.D
2.AD [汽车过凸形桥时,在桥顶有G-FN=m,所以G>FN,故A正确;由上式可知:FN越小,v越大,所以B错;当FN=0时,G=m,可得v=,故D正确.]
3.C
4.C
5.A
6.A [物体刚好被抛出时,在顶点重力刚好提供向心力,即物体对支持面的压力为零,故
mg=mv2/r①
v=2πnr②
由①②得n=,故A对.]
7.ABC [由an=ω2r知A对;由Ff=Fn=mω2r及mA>mB知,B对;由μmg=mω2r知,C对,D错.]
8.D [木块做匀速圆周运动,所受合外力大小恒定,方向时刻指向圆心,故选项A、B错,D对;在木块滑动过程中,小球对碗壁的压力不同,故摩擦力大小改变, C错.]
10.(1)6 rad/s (2)6 m
解析 (1)在最低点:F-mg=mω2R,绳断时,F=46 N,得
ω=6 rad/s
(2)绳断后,小球做平抛运动,竖直方向上
h-R=gt2,得t=1 s.
水平方向:x=v·t=ωRt=6 m.
11.ω=
解析 设座椅的质量为m,匀速转动时,座椅的运动半径为
R=r+Lsin θ ①
受力分析如图所示,由牛顿第二定律,有:
F合=mgtan θ ②
F合=mω2R ③
联立①②③得转盘的角速度ω与夹角θ的关系为:
ω=.
12.40 N 0
解析
假设小球在如图所示的水平面内做圆周运动,受力分析如图所示
半径r=BDsin 30°=0.2 m
向心力:Fn=mω2r
水平方向
FT1sin 30°-FT2cos 30°=mω2r①
竖直方向
FT1cos 30°+FT2sin 30°-mg=0②
由①②解得:FT2<0,说明CD绳已松,则有FT2=0;BD绳与竖直面的夹角大于30°,设为θ,则有FT1sin θ=mω2r′,r′=BDsin θ.
FT1cos θ-mg=0,解之得FT1=40 N.
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