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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...

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:

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(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.

 

(1) (2) 【解析】 试题分析:(1)物块静止时,对物块进行受力分析如图所示,设筒壁与水平面的夹角为θ. 由平衡条件有 Ff=mgsin θ 1分 FN=mgcos θ 1分 由图中几何关系有 cos θ=,sin θ= 故有Ff=,FN= 2分 (2)分析此时物块受力如图所示, 由牛顿第二定律有mgtan θ=mrω2. 2分 其中tan θ=,r= 可得ω=. 2分 考点:物体的平衡 牛顿第二定律  
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考点分析:
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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。

 

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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/rads 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。

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(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,

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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________。

 

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用一根细绳,一端系住一个质量为m的小球,另一端悬在光滑水平桌面上方h处,绳长l大于h,使小球在桌面上做如图所示的匀速圆周运动.若使小球不离开桌面,则小球运动的半径是__________  ,其转速最大值是__________ 。(已知重力加速度为g)

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如图(a)所示,A、B为钉在光滑水平面上的两根铁钉,小球C用细绳拴在铁钉B上(细绳能承受足够大的拉力),A、B、C在同一直线上。t=0时,给小球一个垂直于绳的速度,使小球绕着两根铁钉在水平面上做圆周运动。在0≤t≤10s时间内,细绳的拉力随时间变化的规律如图(b)所示,则下列说法中正确的有(     )

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A.两钉子间的距离为绳长的1/6

B.t=10.5s时细绳拉力的大小为6N

C.t=14s时细绳拉力的大小为10N

D.细绳第三次碰钉子到第四次碰钉子的时间间隔为3s

 

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如图所示,长为R的轻杆,一端固定有一质量为m的小球,另一端连接在光滑转轴O上,使小球在竖直平面内做圆周运动,小球在最高点时( 

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A.小球的最小速度v最小=满分5 manfen5.com满分5 manfen5.com

B.小球所需的向心力随此时速度v增加而变大

C.杆对球的作用力随此时的速度v增加而变大

D.杆对球的作用力方向可能与球的重力方向相反

 

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