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如图所示,在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道,外圆ABCD光滑,内圆的上...

如图所示,在竖直平面内固定有两个很靠近的同心圆形轨道,外圆ABCD光滑,内圆的上半部分B′C′D′粗糙,下半部分B′A′D′光滑.一质量m=0.2kg的小球从轨道的最低点A处以初速度v0向右运动,球的直径略小于两圆间距,球运动的轨道半径R=0.2m,取g=10m/s2

1)若要使小球始终紧贴着外圆做完整的圆周运动,初速度v0至少为多少?

2)若v0=3m/s,经过一段时间小球到达最高点,内轨道对小球的支持力FC=2N,则小球在这段时间内克服摩擦力做的功是多少?

3)若v0=3.1m/s,经过足够长的时间后,小球经过最低点A时受到的支持力为多少?小球在整个运动过程中减少的机械能是多少?(保留三位有效数字)

 

(1)(2)0.1J(3)6N;0.56J 【解析】 (1)在最高点重力恰好充当向心力 从到机械能守恒 解得 (2)最高点 从A到C用动能定理 得 (3)由于,在上半圆周运动过程的某阶段,小球将对内圆轨道间有弹力,由于摩擦作用,机械能将减小.经足够长时间后,小球将仅在半圆轨道内做往复运动.设此时小球经过最低点的速度为,受到的支持力为 得 整个运动过程中小球减小的机械能 得  
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考点分析:
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如图所示,水平转盘可绕竖直中心轴转动,盘上叠放着质量均为1kg两个物块,物块用长为0.25m的细线与固定在转盘中心处的力传感器相连,两个物块和传感器的大小均可不计.细线能承受的最大拉力为8N.间的动摩擦因数为0.4与转盘间的动摩擦因数为0.1,且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力.转盘静止时,细线刚好伸直,传感器的读数为零.当转盘以不同的角速度匀速转动时,传感器上就会显示相应的读数.求:

1)绳子刚有拉力时转盘的角速度;

2A物块刚脱离B物块时转盘的角速度;

3)绳子刚断开时转盘的角速度;

4)试通过计算在坐标系中作出图象(作在答题卡上).10m/s2.

 

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如图所示,水平杆固定在竖直杆上,两者互相垂直,水平杆上两点连接有两轻绳,两绳的另一端都系在质置为的小球上,现通过转动竖直杆,使水平杆在水平面内做匀速圆周运动,三角形始终在竖直平面内,若转动过程中两绳始终处于拉直状态,重力加速度为,则下列说法正确的是(   

A.绳的拉力范围为

B.绳的拉力范围为

C.绳的拉力范围为

D.绳的拉力范围为

 

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如图所示,轻杆长为3L 在杆的AB两端分别固定质量均为m的球A和球B,杆上距球AL处的点O装在光滑水平转动轴上,杆和球在竖直面内做匀速圆周运动,且杆对球AB的最大约束力相同,则(  )

A.B球在最低点较A球在最低点更易脱离轨道

B.B球在最低点和杆作用力为3mg,则A球在最高点受杆的拉力

C.若某一周A球在最高点和B球在最高点受杆的力大小相等,则A球受杆的支持力、B球受杆的拉力

D.若每一周做匀速圆周运动的角速度都增大、则同一周B球在最高点受杆的力一定大于A球在最高点受杆的力

 

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如图,用一根长为L=1m的细线,一端系一质量为m=1kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=370,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω,细线的张力为T. , , 计算结果可用根式表示):

 

(1)若要小球离开锥面,则小球的角速度 至少为多大?

(2)若细线与竖直方向的夹角为600,则小球的角速度ω1为多大?

(3)细线的张力T与小球匀速转动的角速度ω有关,ω的取值范围在0ω1之间时,请通过计算求解Tω2的关系,并在图坐标纸上作出T-ω2的图象,标明关键点的坐标值.

 

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如图所示,旋转秋千中的两个座椅AB质量相等,通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上.不考虑空气阻力的影响,当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时,下列说法正确的是

A.A的速度比B的大

B.AB的向心加速度大小相等

C.悬挂AB的缆绳与竖直方向的夹角相等

D.悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小

 

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