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如图所示,水平放置的圆盘,在其边缘C点固定一个小桶,桶高不计,圆盘半径R=1m,...

如图所示,水平放置的圆盘,在其边缘C点固定一个小桶,桶高不计,圆盘半径R=1m,在圆盘直径CD的正上方,与CD平行放置一条水平滑道AB,滑道右端B与圆盘圆心O在同一竖直线上,且B距离O的高度h=1.25m,在滑道左端静止放置质量为m=0.4kg的物块(可视为质点),物块与滑道的动摩擦因数为μ=0.2,现用力F=4N的水平力拉动物块,同时圆盘从图示位置,以角速度ω=2πrad/s绕通过圆心的竖直轴匀速转动,拉力作用在物块上一段时间后撤去,最终物块由B点水平抛出,恰好落入圆盘边缘的小桶内.(g=10m/s2),求拉力作用的时间和相应的滑道长度.

 

;(n=1、2、3…) 【解析】 试题物块由B点抛出后做平抛运动,在竖直方向有:h=gt2,解得t=0.5s 物块离开滑到的速度: 拉动物块时的加速度,由牛顿第二定律:F-μmg=ma1,得:a1=8m/s2, 撤去拉力物块做减速运动的加速度:a2="μg" =2m/s2 圆盘转动周期 物块在滑道导航先加速后减速:v=a1t1-a2t2 物块滑行时间、抛出在空中时间与圆盘周期关系:t1+t2+t=nT(n=1、2、3…) 由上面两式联立得:(n=1、2、3…) 物块加速获得速度:m/s 则板长为: 解得:(n=1、2、3…)
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考点分析:
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如图在绕竖直轴OO’做匀速转动的水平圆盘上,沿同一半径方向放着可视为质点的AB两物体,同时用长为l的细线将这两物连接起来,一起随盘匀速转动.已知AB两物体质量分别为mA=0.3kgmB=0.1kg,绳长l=0.1mA到转轴的距离r=0.2m,AB两物体与盘面之间的最大静摩擦力均为其重力的0.4倍,g10m/s2

⑴若使AB两物体相对于圆盘不发生相对滑动,求圆盘的角速度.

⑵当圆盘转速增加到AB两物体即将开始滑动时烧断细线,则AB两物体的运动情况如何?A物体所受摩擦力是多大?

 

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如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置.两个质量均为m的小球ab以不同的速度进入管内,a通过最高点A时,对管壁上部的压力为3mgb通过最高点A时,对管壁下部的压力为0.75mg,求ab两球落地点间的距离.

 

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图甲为游乐园中空中飞椅的游戏设施,它的基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子的下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.若将人和座椅看成一个质点,则可简化为如图乙所示的物理模型,其中P为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴OO'转动,设绳长l10m,质点的质量m=60kg,转盘静止时质点与转轴之间的距离d=4.0m,转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角θ=37º(不计空气阻力及绳重,且绳不可伸长,sin37º=0.6cos37º=0.8)求质点与转盘一起做匀速圆周运动时,求:

1)绳子拉力的大小;

2)转盘角速度的大小.

 

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某物理小组的同学设计了一个粗制玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验.所用器材有:玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m.

完成下列填空:

(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数为1.00kg

(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为_____kg;

(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧,此过程中托盘秤的最大示数为m;多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示:

序号

1

2

3

4

5

mkg

1.80

1.75

1.85

1.75

1.90

 

(4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为_____N;小车通过最低点时的速度大小为_______m/s.(重力加速度大小取9.80m/s2 ,计算结果保留2位有效数字)

 

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用如图所示的实验装置来探究小球作圆周运动所需向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系,转动手柄使长槽和短槽分别随变速轮塔匀速转动,槽内的球就做匀速圆周运动.横臂的挡板对球的压力提供了向心力,球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆作用使弹簧测力筒下降,从而露出标尺,标尺上的红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值.某次实验图片如下,请回答相关问题:

(1)在研究向心力的大小F与质量m、角速度ω和半径r之间的关系时我们主要用到了物理学中______的方法;

A.理想实验法        B.等效替代法        C.控制变量法        D.演绎法

(2)图中是在研究向心力的大小F______的关系.

A.质量m            B.角速度ω    C.半径r

(3)若图中标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力的比值为19,运用圆周运动知识可以判断与皮带连接的变速轮塔对应的半径之比为______

A.19        B.31        C.13        D.11

 

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