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如图所示,长度为L的细绳上端固定在天花板上O点,下端拴着质量为m的小球.当把细绳...

如图所示,长度为L的细绳上端固定在天花板上O点,下端拴着质量为m的小球.当把细绳拉直时,细绳与竖直线的夹角为θ=60°,此时小球静止于光滑的水平面上.

1)当球以角速度ω1=做圆锥摆运动时,细绳的张力FT为多大?水平面受到的压力FN是多大?

2)当球以角速度ω2=2做圆锥摆运动时,细绳的张力FT′及水平面受到的压力FN′各是多大?

 

(1)绳子张力FT为mg,桌面受到压力FN是mg.(2)绳子的张力为4mg,桌面受到的压力为零. 【解析】试题分析:(1)当球做圆锥摆运动时,在水平面内做匀速圆周运动,由重力、水平面的支持力和绳子拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,采用正交分解法列方程求解绳子的张力和支持力,再由牛顿第三定律求出桌面受到的压力. (2)当小球对桌面恰好无压力时,由重力和绳子拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求解此时小球的角速度.根据角速度ω2=与临界角速度的关系,判断小球是否离开桌面.若小球桌面做圆周运动,再由牛顿第二定律求解绳子的张力. 【解析】 (1)对小球受力分析,作出力图如图1.球在水平面内做匀速圆周运动,由重力、水平面的支持力和绳子拉力的合力提供向心力,则 根据牛顿第二定律,得 水平方向有:FTsin60°=mω12Lsin60°① 竖直方向有:FN′+FTcos60°﹣mg="0" ② 又ω1= 解得 FT=mg,FN′= 根据牛顿第三定律得知水平面受到的压力FN=FN′=. (2)设小球对桌面恰好无压力时角速度为ω0,即FN′=0 代入①②解得,ω0= 由于ω2=>ω0,故小球离开桌面做匀速圆周运动,则此时小球的受力如图2.设绳子与竖直方向的夹角为α,则有 mgtanθ=mω22•lsinα ③ mg=FT′cosα ④ 联立解得 FT′=4mg 答: (1)当球以ω1=做圆锥摆运动时,绳子张力FT为mg,桌面受到压力FN是. (2)当球以角速度ω2=做圆锥摆运动时,绳子的张力为4mg,桌面受到的压力为零.
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如图是利用传送带装运煤块的示意图.其中传送带长20m,倾角θ=37°,煤块与传送带间的动摩擦因数μ=0.8,传送带的主动轮和从动轮半径相等,主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖起高度H=3.2m,与运煤车车箱中心的水平距离x=1.6m.现在传送带底端由静止释放一些煤块(可视为质点),煤块在传送带的作用下先做匀加速直线运动,后与传送带一起做匀速运动,到达主动轮时随轮一起匀速转动.要使煤块在轮的最高点水平抛出并落在车箱中心,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:

(l)传送带匀速运动的速度v及主动轮和从动轮的半径R

(2)煤块在传送带上由静止开始加速至落到车底板所经过的时间T.

 

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倾角为θ的光滑斜面上,一劲度系数为k的轻弹簧连接质量分别为m1m2的甲、乙两小物块.开始时,两物块在光滑挡板作用下静止在斜面上.现作用在乙物块一平行于斜面向上的力,使乙物块以加速度a匀加速运动.问

1)经多长时间物块甲离开挡板?

2)从开始到物块甲恰好离开挡板的过程中,作用在乙物块上的力的最大值和最小值分别是多大?

 

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我们的银河系的恒星中大约四分之一是双星.某双星由质量不等的黑体S1S2构成,两星在相互之间的万有引力作用下绕两者的连线上某一定点C做匀速圆周运动.由天文观察测得其运动周期为TS1C点的距离为r1S1S2的距离为r,已知引力常量为G,由此可求出S2的质量为.

 

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在探究物体的加速度a与物体所受外力F、物体质量M间的关系时,采用如图a所示的实验装置.小车及车中的砝码质量用M表示,盘及盘中的砝码质量用m表示.

1)若已平衡好摩擦,在小车做匀加速直线运动过程中绳子拉力T=_____,当Mm的大小关系满足_____时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘和盘中砝码的重力.

2)某一组同学先保持盘及盘中的砝码质量m一定来做实验,其具体操作步骤如下,以下做法正确的是_____

A.平衡摩擦力时,应将盘及盘中的砝码用细绳通过定滑轮系在小车上

B.每次改变小车的质量时,需要重新平衡摩擦力

C.实验时,先接通打点计时器的电源,再放开小车

D.用天平测出m以及小车质量M,小车运动的加速度可直接用公式a=求出

3)某小组同学保持小车及车中的砝码质量M一定,探究加速度a与所受外力F的关系,由于他们操作不当,这组同学得到的a﹣F关系图象如图b所示,其原因是:_____

4)图c是某次实验中得到的纸带.已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz,每相邻两个计数点间还有4个点未画出,求出小车下滑的加速度为_____rn/s2.(结果保留三位有效数字)

 

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为测定小物块P与圆形转台B之间的动摩擦因数(设滑动摩擦力与最大静摩擦力相等),某同学设计了如图甲所示实验,并进行如下操作:

A.一遮光片沿半径方向固定并伸出转台,测出遮光片远离转轴的一端到圆心的距离为L

B.测得遮光片宽为d,如图乙所示;

C.将小物块P放在水平转台上,并让电动机带动转台匀速转动,调节光电门的位置,使固定在转台边缘的遮光片远离转轴的一端恰好能扫过光电门的激光束;

D.转动稳定后,从与光电门连接的计时器读出遮光片单次经过光电门的时间为t

E.不断调整小物块与转台中心的距离,当距离为r时,小物块随转台匀速转动时恰好不会被甩出.已知当地重力加速度为g

1)遮光片的宽度d=_____cm

2)转台旋转的角速度ω=_____(用所测物理量符号表示.)

3)小物块与转台间的动摩擦因数μ=_____ (用所测物理量符号表示).

 

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