【題目】如圖所示,一質(zhì)量為m0.5 kg的小球,用長為0.4 m的輕繩拴著在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動。g10 m/s2,求:

(1)小球要做完整的圓周運(yùn)動,在最高點(diǎn)的速度至少為多大?

(2)當(dāng)小球在最高點(diǎn)的速度為4 m/s時(shí),輕繩拉力多大?

(3)若輕繩能承受的最大張力為45 N,小球的速度不能超過多大?

【答案】(1)2 m/s (2)15 N (3)4 m/s

【解析】

小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動時(shí),由重力和細(xì)線的拉力的合力提供小球的向心力,根據(jù)牛頓第二定律求出細(xì)線的拉力

(1)在最高點(diǎn),對小球受力分析如圖甲,由牛頓第二定律得

由于輕繩對小球只能提供指向圓心的拉力,即F1不可能取負(fù)值,

亦即F1≥0

聯(lián)立①②得v,

代入數(shù)值得v≥2 m/s

所以,小球要做完整的圓周運(yùn)動,在最高點(diǎn)的速度至少為2 m/s.

(2)將v2=4 m/s代入①得,F2=15 N.

(3)由分析可知,小球在最低點(diǎn)時(shí)輕繩張力最大,對小球受力分析如圖乙,由牛頓第二定律得

F3=45 N代入③得v3m/s

即小球的速度不能超過m/s.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】電動機(jī)通過一繩子吊起一個質(zhì)量為8kg的物體,已知繩子所能承受的最大拉力為120N,電動機(jī)的額定功率為1200W,電動機(jī)實(shí)際功率可調(diào),不計(jì)額外功,g10m/s2,求:

1)電動機(jī)吊起此物體的所能達(dá)到的最大速度;

2)電動機(jī)以2.5m/s2的加速度由靜止開始勻加速吊起此物體所能持續(xù)的最長時(shí)間;

3)欲將此物體由靜止開始用最快的方式吊高90m所需的時(shí)間是多少?(已知此物體被吊高至接近90m時(shí)已經(jīng)開始勻速上升)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】質(zhì)量為2kg的物塊放在粗糙水平面上,在水平拉力的作用下由靜止開始運(yùn)動,物塊動能Ek與其發(fā)生位移x之間的關(guān)系如圖所示。已知物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)μ0.2,g10m/s2,則(

A. x2m時(shí)物塊的速度大小為2m/s

B. x3m時(shí)物塊的加速度大小為2.5m/s2

C. 在前2m位移的運(yùn)動過程中物塊所經(jīng)歷的時(shí)間為2s

D. 在前4m位移的運(yùn)動過程中拉力對物塊做的功為9J

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】長為L的輕桿,一端固定一個小球,另一端固定在光滑的水平軸上,使小球在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動,關(guān)于小球在最高點(diǎn)的速度v,下列說法中正確的是( )

A. 當(dāng)v的值為時(shí),桿對小球的彈力為零

B. 當(dāng)v逐漸增大,桿對小球的拉力逐漸增大

C. 當(dāng)v逐漸減小時(shí),桿對小球的支持力力逐漸減小

D. 當(dāng)v由零逐漸增大時(shí),向心力也逐漸增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌置于水平面內(nèi),導(dǎo)軌之間接有電阻R。金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸,整個裝置放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向下,F(xiàn)使磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間均勻減小,ab始終保持靜止,下列說法正確的是

A. ab中的感應(yīng)電流方向由ba

B. ab中的感應(yīng)電流逐漸減小

C. ab所受的安培力保持不變

D. ab所受的靜摩擦力逐漸減小

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,質(zhì)量為M,長度為L的小車靜止在光滑的水平面上,質(zhì)量為m的小物塊,放在小車的最左端,現(xiàn)用一水平力F作用在小物塊上,小物塊與小車之間的摩擦力為f,經(jīng)過一段時(shí)間小車運(yùn)動的位移為x,小物塊剛好滑到小車的右端,則下列說法正確的是 (   )

A. 此時(shí)物塊的動能為F(x+L)

B. 此時(shí)小車的動能為fx

C. 這一過程中,物塊和小車增加的機(jī)械能為Fx-fL

D. 這一過程中,因摩擦而產(chǎn)生的熱量為fL

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】LED燈是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料芯片,其優(yōu)點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、耗電量低、使用壽命長、亮度高、熱量低、綠色環(huán)保、安全可靠,我國已經(jīng)在大力推行使用LED燈具了。某小組同學(xué)找到了幾個圖甲所示的LED燈泡,準(zhǔn)備描繪LED燈泡的伏安特性曲線,所用器材如下:

A.LED燈泡:額定功率0.1W;

B.電壓表V:量程0~5V,內(nèi)阻約為100kΩ

C.電流表A:量程0~300mA,內(nèi)阻約為10Ω

D.鋰離子電池:電動勢3.8V、內(nèi)阻很;

E.滑動變阻器R0—50Ω2A;

F.開關(guān)、導(dǎo)線若干。

1)考慮到描繪LED燈泡的伏安特性時(shí),燈泡兩端電壓應(yīng)從零開始,同時(shí)又要盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差。下列電路中最恰當(dāng)?shù)囊粋是_________。

A. B.

C. D.

2)選擇好正確的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)所測得的電壓和電流,描繪出該LED燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示,由圖線可知,LED燈泡兩端電壓在2.3V以下時(shí)幾乎處于_________(選填短路斷路)狀態(tài),選LED燈泡的電阻隨其兩端電壓的升高而_________(選填增大”“減小不變)。

3)由該LED燈泡的伏安特性曲線可知,若將該LED燈泡與題中所給電源和一阻值約為的電阻串聯(lián),則該LED燈泡的耗電功率為___________W(保留兩位有效數(shù)字)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】有一種雜技表演叫“飛車走壁”,由雜技演員駕駛摩托車沿圓臺形表演臺的側(cè)壁高速行駛,做勻速圓周運(yùn)動.圖中粗線圓表示摩托車的行駛軌跡,軌跡離地面的高度為h.下列說法中正確的是( )

A. h越高,摩托車對側(cè)壁的壓力將越大

B. h越高,摩托車做圓周運(yùn)動的線速度將越大

C. h越高,摩托車做圓周運(yùn)動的周期將越大

D. h越高,摩托車做圓周運(yùn)動的向心力將越大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】6分)某物理小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個粗制玩具小車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)的速度的實(shí)驗(yàn)。所用器材有:玩具小車、壓力式托盤秤、凹形橋模擬器(圓弧部分的半徑為R=0.20m)。

完成下列填空:

1)將凹形橋模擬器靜置于托盤秤上,如圖(a)所示,托盤秤的示數(shù)為1.00kg

2)將玩具小車靜置于凹形橋模擬器最低點(diǎn)時(shí),托盤秤的示數(shù)如圖(b)所示,該示數(shù)為_____kg;

3)將小車從凹形橋模擬器某一位置釋放,小車經(jīng)過最低點(diǎn)后滑向另一側(cè),此過程中托盤秤的最大示數(shù)為m;多次從同一位置釋放小車,記錄各次的m值如下表所示:

序號

1

2

3

4

5

mkg

1.80

1.75

1.85

1.75

1.90

4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),可求出小車經(jīng)過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對橋的壓力為_____N;小車通過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為_______m/s。(重力加速度大小取9.80m/s2 ,計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

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