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如图所示,一质量为m=0.5 kg的小球,用长为0.4 m的轻绳拴着在竖直平面内...

如图所示,一质量为m0.5 kg的小球,用长为0.4 m的轻绳拴着在竖直平面内做圆周运动.g10 m/s2,求:

(1)小球要做完整的圆周运动,在最高点的速度至少为多大?

(2)当小球在最高点的速度为4 m/s时,轻绳拉力多大?

(3)若轻绳能承受的最大张力为45 N,小球的速度不能超过多大?

 

(1)2 m/s (2)15 N (3)4 m/s 【解析】 小球在竖直平面内做圆周运动时,由重力和细线的拉力的合力提供小球的向心力,根据牛顿第二定律求出细线的拉力. (1)在最高点,对小球受力分析如图甲,由牛顿第二定律得 ① 由于轻绳对小球只能提供指向圆心的拉力,即F1不可能取负值, 亦即F1≥0 ② 联立①②得v≥, 代入数值得v≥2 m/s 所以,小球要做完整的圆周运动,在最高点的速度至少为2 m/s. (2)将v2=4 m/s代入①得,F2=15 N. (3)由分析可知,小球在最低点时轻绳张力最大,对小球受力分析如图乙,由牛顿第二定律得 ③ 将F3=45 N代入③得v3=m/s 即小球的速度不能超过m/s.
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如图所示,两个竖直圆弧轨道固定在同一水平地面上,半径R相同,左侧轨道由金属凹槽制成,右侧轨道由金属圆管制成,均可视为光滑.在两轨道右侧的正上方分别将金属小球AB由静止释放,小球距离地面的高度分别为,下列说法正确的是(    )

A.若使小球沿轨道运动并且到达最高点,两球释放的最小高度

B.在轨道最低点,A球受到的支持力最小值为6mg

C.在轨道最低点,B球受到的支持力最小值为6mg

D.适当调整,可使两球从轨道最高点飞出后,均恰好落在轨道右端口处

 

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摩擦传动是传动装置中的一个重要模型,如图所示的两个水平放置的轮盘靠摩擦力传动,其中O、O′分别为两轮盘的轴心.已知两个轮盘的半径比r∶r=3∶1,且在正常工作时两轮盘不打滑.今在两轮盘上分别放置两个同种材料制成的滑块A、B,两滑块与轮盘间的动摩擦因数相同,两滑块距离轴心O、O′的间距RA=2RB.若轮盘乙由静止开始缓慢地转动起来,且转速逐渐增加,则下列叙述正确的是(  )

A.滑块AB在与轮盘相对静止时,角速度之比为ω∶ω=1∶3

B.滑块AB在与轮盘相对静止时,向心加速度之比为aA∶aB=2∶9

C.转速增加后,滑块B先发生滑动

D.转速增加后,两滑块一起发生滑动

 

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如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相等的小球AB紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则以下说法中正确的是 (   )

A. A球的角速度等于B球的角速度

B. A球的线速度大于B球的线速度

C. A球的运动周期小于B球的运动周期

D. A球对筒壁的压力大于B球对筒壁的压力

 

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在修筑铁路时,弯道处的外轨会略高于内轨如图所示,当火车以规定的行驶速度转弯时,内、外轨均不会受到轮缘的挤压,设此时的速度大小为v,重力加速度为g,两轨所在面的倾角为θ,则(  )

A.该弯道的半径

B.当火车质量改变时,规定的行驶速度大小不变

C.当火车速率大于v时,内轨将受到轮缘的挤压

D.当火车速率大于v时,外轨将受到轮缘的挤压

 

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有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是(  )

A.如图a,汽车通过拱桥的最高点处于超重状态

B.如图b所示是一圆锥摆,增大θ,若保持圆锥的高不变,则圆锥摆的角速度不变

C.如图c,汽车通过凹形桥最低点时不需要限速

D.如图d,汽车在水平路面转弯超过规定速度行驶时,会向外侧发生侧滑

 

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