一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动,在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝.将激光器与传感器上下对准,使二者间连线与转轴平行,分别置于圆盘的上下两侧,且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移动,激光器连续向下发射激光束.在圆盘转动过程中,当狭缝经过激光器与传感器之间时,传感器接收到一个激光信号,并将其输入计算机,经处理后画出相应图线.图(a)为该装置示意图,图(b)为所接收的光信号随时间变化的图线,横坐标表示时间,纵坐标表示接收到的激光信号强度,图中△t1=1.0×10 3s,△t2=0.8×10 3s.
(1)利用图(b)中的数据求1s时圆盘转动的角速度;
(2)说明激光器和传感器沿半径移动的方向;
(3)求图(b)中第三个激光信号的宽度△t3.
如图所示为录音机工作时的示意图,带子的速度由主动轮来控制,轮1是卷带轮,轮2是送带轮,轮3、轮4是磁带盒内的两个转盘,空带一边半径为r1=1.0cm,满带一边半径为r2=2.5cm,已知主动轮转动的线速度不变,恒为6cm/s,试求:
(1)卷带轮角速度的变化范围;
(2)当两边带子厚度相同时,卷带轮的角速度为多大?
如图所示,绷紧的传送带始终保持着大小为4m/s的速度水平匀速的运动,一质量为1kg的小物体无初速度地放到皮带的A处,物体与皮带的动摩擦因数μ=0.2,A、B间的距离L=6m,求物体从A运动到B的时间及此过程中摩擦力对物体做多少功.(g取10m/s2)
如图所示,一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴OO′转动,筒内壁粗糙,筒口半径和筒高分别为R和H,筒内壁A点的高度为筒高的一半,内壁上有一质量为m的小物块,求:
(1)当筒不转动时,物块静止在筒壁A点受到的摩擦力和支持力的大小;
(2)当物块在A点随筒做匀速转动,且其所受到的摩擦力恰好为零时,筒转动的角速度.
已知地球半径为R,地球表面的重力加速度为g,地球自转的周期为T,试求地球同步卫星的向心加速度大小。
一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系。
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
F/N | 2.42 | 1.90 | 1.43 | 0.97 | 0.76 | 0.50 | 0.23 | 0.06 |
ω/rad・s 1 | 28.8 | 25.7 | 22.0 | 18.0 | 15.9 | 13.0 | 8.5 | 4.3 |
(1)首先,他们让一砝码做半径r为0.08m的圆周运动,数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度ω,如下表。请你根据表中的数据在图甲上绘出F ω的关系图像。
(2)通过对图像的观察,兴趣小组的同学猜测F与ω2成正比。你认为,可以通过进一步转换,做出____________关系图像来确定他们的猜测是否正确。
(3)在证实了F∝ω2之后,他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m,又得到了两条F ω图像,他们将三次实验得到的图像放在一个坐标系中,如图乙所示。通过对三条图像的比较、分析、讨论,他们得出F∝ r的结论,
你认为他们的依据是______________________________________。
(4)通过上述实验,他们得出:做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度ω、半径r的数学关系式是F=kω2r,其中比例系数k的大小为__________,单位是________。