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物体做圆周运动时,所需的向心力由运动情况决定,提供的向心力由受力情况决定。若某时...

物体做圆周运动时,所需的向心力由运动情况决定,提供的向心力由受力情况决定。若某时刻,则物体能做圆周运动;若,物体将做离心运动;若,物体将做向心运动。现有一根长的刚性轻绳,其一端固定于O点,另一端系着质量的小球(可视为质点),将小球提至O点正上方的A点处,此时绳刚好伸直且无张力,如图所示。不计空气阻力,g,则:

(1)为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在A点至少应给小球多大的水平速度?

(2)小球以速度水平抛出的瞬间,绳中的张力为多少?

(3)小球以速度水平抛出的瞬间,若绳中有张力,求其大小;若无张力,试求绳子再次伸直时所经历的时间。

 

(1);(2)3 N ;(3)0.6 s。 【解析】 (1)小球在竖直面内做圆周运动恰能经过最高点时,满足 得 (2)因为,故小球水平抛出的瞬间绳中有张力,则 解得 (3)因为,故小球水平抛出的瞬间绳中无张力。因小球抛出后做平抛运动,小球从抛出到绳子再次伸直的过程中,有 联立解得  
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在我国南方山区有一种简易水轮机,如下图所示 ,从悬崖上流出的水可看作连续做平抛运动的物体,水流轨迹与下边放置的轮子边沿相切,水冲击轮子边缘上安装的挡水板,可使轮子连续转动,输出动力.当该系统工作稳定时,可近似认为水的末速度与轮子边缘的线速度相同.设水的流出点比轮轴高h5.6m,轮子半径R1m.调整轮轴O的位置,使水流与轮边缘切点相对应的半径与水平线成.取g10 m/s2,求:

1)水流的初速度v0大小

2)若不计挡水板的大小,则轮子转动的角速度为多少?

 

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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装在光滑的水平转动轴上,外界给予系统一定的能量后,杆和球在竖直面内转动。在转动的过程中,忽略空气的阻力。若球A运动到最高点时,球A对杆恰好无作用力,则:

(1)A在最高点时速度大小;

(2)A在最高点时,球B对杆的作用力大小。

 

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跳台滑雪是勇敢者的运动,运动员在专用滑雪板上,不带雪杖在助滑路上获得高速后水平飞出,在空中飞行一段距离后着陆,这项运动极为壮观。设一位运动员由a点沿水平方向跃起,到山坡b点着陆,如图所示。测得ab间距离L40 m,山坡倾角θ30°,山坡可以看成一个斜面。(不计空气阻力,g10 m/s2)试计算:

(1)运动员在a点的起跳速度大小;

(2)运动员在b点的速度大小。

 

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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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图甲是研究平抛物体的运动的实验装置图:

l)下列说法正确的是_____

A.通过调节使斜槽的末端保持水平

B.每次释放小球的位置可以不同

C.应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下

D.记录小球位置用的铅笔每次必须严格地等距离下降

E.斜槽必须光滑

(2)图乙是正确实验取得的数据,其中O点为抛出点,则此小球做平抛运动的初速度为_____ m/sg=9.8m/s2);

(3)在另一次实验中将白纸换成方格纸,每个格的边长L=5cm,通过频闪照相机,记录了小球在运动途中的三个位置,如图丙所示,则照相机的闪光频率为_____Hz,该小球做平抛运动的初速度为_____m/s;抛出点距A点的竖直距离_____ cmg=10m/s2)。

 

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