第四节 生活中的圆周运动同步测试卷
第I卷(选择题)
一、单选题
1. 链条一端系着铅球,另一端被人握住然后在光滑水平桌面上高速转动。如果保持转动的半径不变,而将转速变为原来的两倍。当铅球转到A点时,如右图所示,此人松手。请问铅球接下去以图中哪个轨迹飞出?( )
A.轨迹a B.轨迹b C.轨迹c D.轨迹d
2.一辆货车在崎岖道路上匀速率行驶,途中发生了爆胎。道路地形如图所示,则爆胎可能性最大的位置是图中的( )
A.A处 B.B处
C.C处 D.A或B或C处
3.电影《流浪地球》中呈现“领航员号”空间站通过旋转圆形空间站的方法获得人工重力的情形,即刘培强中校到达空间站时电脑“慕斯”所讲的台词“离心重力启动”,空间站模型如图。若空间站直径为,为了使宇航员感觉跟在地球表面上的时候一样“重”,取地球表面重力加速度为,则空同站转动的周期为( )
A. B. C. D.
4.如图所示,行车通过长为6m的吊臂,吊着质量为1吨的钢材,以v=3m/s速度沿水平方向匀速行驶,行车突然停车,g取10m/s2。则行车突然停车瞬间,吊钩受到的拉力为( )
A.1.15×104N B.1.075×104N C.1.0×104N D.0.85×104N
5.如图是一个学员驾着教练车在水平路面上匀速转弯时的情形,考虑空气阻力,则下列说法中正确的是( )
A.教练车所受地面的摩擦力与小车前进的方向相反
B.教练车所受地面的摩擦力与小车前进的方向相同
C.教练车所受地面的摩擦力指向弯道内侧且偏向小车前进的方向
D.教练车所受地面的摩擦力垂直小车前进的方向且指向弯道内侧
6.如图所示,半径为R的水平圆盘上放置两个相同的木块a和b,木块a放在圆盘的边缘处,木块b放在距圆心处,它们都随圆盘一起绕过圆盘中心的竖直轴转动,下列说法正确的是( )
A.两木块的线速度大小相等 B.两木块的角速度相等
C.若圆盘转速逐渐增大,木块b将先滑动 D.若圆盘转速逐渐增大,木块a、b将同时滑动
7.如图所示,可视为质点的、质量为m的小球,在半径为R的竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动,下列有关说法中正确的是( )
A.小球能够到达最高点时的最小速度为
B.小球达到最高点的速度是时,球受到的合外力为零
C.如果小球在最高点时的速度大小为,则此时小球对管道的外壁的作用力为3mg
D.如果小球在最低点时的速度大小为,则小球通过最低点时对管道的外壁的作用力为5mg
8.在室内自行车比赛中,运动员以速度在倾角为的赛道上做匀速圆周运动。已知运动员的质量为,做圆周运动的半径为,重力加速度为,则下列说法正确的是( )
A.运动员做圆周运动的角速度为
B.运动员做匀速圆周运动的向心力大小是
C.运动员做匀速圆周运动的向心力大小一定是
D.将运动员和自行车看做一个整体,则整体受重力、支持力、摩擦力和向心力的作用
9.小明拿着一个正方体的光滑盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,盒子中有一个质量为m的小球(盒子的边长略大于球的直径),如图所示,在最高点时小球对盒子有向上大小为的压力,已知重力加速度为g,空气阻力不计,则( )
A.因为小球做匀速圆周运动,所以向心力恒定
B.该盒子做匀速圆周运动的周期等于
C.盒子运动到最低点时,对小球的作用力大小等于
D.盒子运动到O点等高的右侧位置时,小球受到的合力等于
10.如图所示,长为L的细绳一端固定于O点,另一端系一个小球,在O点的正下方钉一个光滑的小钉子A,小球从一定高度摆下,当细绳与钉子相碰时,钉子的位置距小球,则细绳碰到钉子前、后瞬间( )
A.绳对小球的拉力大小之比为1∶4
B.小球所受合外力大小之比为1∶4
C.小球做圆周运动的线速度大小之比为1∶4
D.小球做圆周运动的角速度之比为4∶1
11.如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直中心轴OO'匀速转动的水平转台中央处。质量为m的小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,此时小物块受到的摩擦力恰好为0,且它和O点的连线与 OO'之间的夹角θ为60°,重力加速度为g。此时转台转动的角速度大小为( )
A. B. C. D.
12.如图甲是滚筒式洗衣机。洗衣机脱水完成前的某段时间内,可认为水已脱干,衣物紧贴着滚筒壁在竖直平面内做匀速圆周运动,如图乙所示。若一件小衣物在此过程中随滚筒转动经过最高位置a、最低位置c、与滚筒圆心等高位置b、d,则该件小衣物在( )
A.a、b、c、d位置的向心加速度相同 B.b、d两位置的向心加速度一样大
C.a、c两位置对滚筒壁的压力一样大 D.b、d两位置受到的摩擦力方向相反
13.两根长度不同的细线下面分别悬挂两个小球,细线上端固定在同一点,若两个小球以相同的角速度绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,则两个小球在运动过程中,相对位置关系示意图正确的是图中的( )
A. B.
C. D.
14.如图是汕尾市城区某环岛交通设施,路面水平,通过路口的车辆都按照逆时针方向行进。假设某时甲、乙两车匀速通过环形路段,甲行驶在内侧,乙行驶在外侧,它们转弯时线速度大小相等,设甲所在车道的轨道半径为,乙所在车道的轨道半径为。假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.8倍,g取,则关于此过程中两汽车的运动,下列说法正确的是( )
A.乙车的最大速度可以达到 B.当乙车的速度大于时,可能会撞上甲车
C.两车的角速度大小相等 D.向心加速度大小:
15.如图甲所示,长为R的轻杆一端固定一个小球,小球在竖直平面内绕轻杆的另一端O做圆周运动,小球到达最高点时受到杆的弹力与速度平方的关系如乙图所示,则( )
A.小球到达最高点的速度不可能为0
B.当地的重力加速度大小为
C.时,小球受到的弹力方向竖直向下
D.时,小球受到的弹力方向竖直向下
16.如图所示,水平圆盘上放置一物体P,用一轻质弹簧将该物体和圆盘中心O固连,此时弹簧处于拉伸状态,圆盘能绕通过其中心的竖直轴自由转动。现让圆盘从静止开始缓慢加速转动,直到P与圆盘发生相对滑动,则在此过程中P与圆盘间的摩擦力大小( )
A.先增大后减小 B.先减小后增加 C.一直增大 D.一直减小
17.大雾天气,司机以的速度在水平路面上向前行驶,突然发现汽车已开到一个丁字路口,前面处是一条小河,司机可采用紧急刹车或紧急转弯两种方法避险。已知车与地面之间的动摩擦因数为0.6,,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,下列措施中正确的是( )
A.紧急刹车 B.紧急转弯
C.两种都可以 D.两种都不可以
18.洪水后的泥沙随水流动的同时在重力的作用下逐渐沉下来,这种沉淀叫重力沉淀;医院里用分离机分离血液的示意图如图甲所示,将血液装在试管里,让其绕竖直轴高速旋转,试管几乎成水平状态,如图乙所示,血液的不同成分会快速分离在不同的地方,这叫离心沉淀,关于这两种沉淀,下列说法正确的是( )
A.血液中密度最大的成分将聚集在试管底部
B.血液采用重力沉淀比离心沉淀更方便、快捷
C.只增大分离机的转速,血液中密度最大的成分做圆周运动所需要的向心力减小
D.只增大分离机的转速,血液分离的时间将变长
19.如图所示,11中本部教师食堂餐桌中心有一个圆盘,可绕其中心轴转动,现在圆盘上放相同的茶杯,茶杯与圆盘间动摩擦因数为 。现使圆盘匀速转动,则下列说法正确的是( )
A.若缓慢增大圆盘转速,离中心轴近的空茶杯相对圆盘先滑动
B.若缓慢增大圆盘转速,到中心轴距离相同的空茶杯比有茶水茶杯相对圆盘先滑动
C.若缓慢增大圆盘转速,到中心轴距离相同两个不同的空茶杯,可能是质量轻的相对圆盘先滑动
D.如果茶杯相对圆盘静止,茶杯受到圆盘的摩擦力沿半径指向圆心
20.如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒固定在水平地面上,其轴线处于竖直方向,A、B两个小球紧贴着筒内壁分别在不同的两个水平面上做匀速圆周运动(A做圆周运动的半径大于B,即RA>RB)。分析A、B两球的运动,可知它们具有相同的( )
A.线速度 B.角速度 C.向心加速度 D.周期
二、多选题
21.如图所示,一质量为m的物块在水平圆盘上,离圆盘中心距离为r,其与盘面间相互作用的静摩擦力的最大值为其重力的k倍,重力加速度为g。该物块随圆盘一起绕竖直中心轴做匀速圆周运动。下列说法正确的是( )
A.圆盘突然停止,则物块将沿圆周运动半径向外滑动
B.物块与圆盘之间的摩擦力突然消失,物块将沿圆周运动半径向外滑动
C.物块与盘面间不发生相对滑动,则圆盘转动的最大角速度是
D.当圆盘的运动周期为时,圆盘对物块的摩擦力大小为
22.如图所示,用长为细线悬挂一个质量为的小球,使小球在水平面内做圆锥摆运动,细线与竖直方向的夹角为,不计空气阻力,重力加速度为,则( )
A.细线的拉力大小为
B.小球运动的加速度大小为
C.小球运动的角速度大小为
D.小球运动的线速度大小为
23.如图所示,长为r的细杆一端固定一个质量为m的小球,使之绕另一光滑端点O在竖直面内做圆周运动,小球运动到最高点时的速率,则( )
A.小球在最高点时对细杆的压力是
B.小球在最高点时对细杆的压力是
C.若小球运动到最高点速率为,小球对细杆的弹力是零
D.若小球运动到最高点速率为,小球对细杆的拉力是2mg
24.如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动.有一质量为m的小球A紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动,筒口半径和筒高分别为R和H,小球A所在的高度为筒高的一半.已知重力加速度为g,则( )
A.小球A做匀速圆周运动的角速度ω=
B.小球A受到重力、支持力和向心力三个力作用
C.小球A受到的合力大小为
D.小球A受到的合力方向垂直于筒壁斜向上
25.如图所示,两根长度不同的细线分别系有1、2两个质量相同的小球,细线的上端都系于O点,细线长L1大于L2.现使两个小球在同一水平面上做匀速圆周运动,下列说法中正确的有( )
A.球2运动的角速度与球1相同
B.球2运动的线速度比球1大
C.球2运动的加速度比球1小
D.球2所受的拉力比球1小
26.如图所示,甲、乙圆盘的半径之比为1:3,两水平圆盘紧靠在一起,乙靠摩擦随甲不打滑转动,两圆盘上分别放置质量为m1和m2的小物体a、b,m1=2m2,两小物体与圆盘间的动摩擦因数相同。a距甲盘圆心r,b距乙盘圆心2r,此时它们正随盘做匀速圆周运动。下列判断正确的是( )
A.a和b的线速度之比为3:2
B.a和b的向心加速度之比为1:2
C.随转速慢慢增加,a先开始滑动
D.随转速慢慢增加,b先开始滑动
27.如图所示,两个圆锥内壁光滑,竖直放置在同一水平面上,圆锥母线与竖直方向夹角分别为30°和60°,有A、B两个质量相同的小球在两圆锥内壁等高处做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
A.A、B球受到的支持力之比为∶3
B.A、B球的向心力之比为3∶1
C.A、B球运动的角速度之比为3∶1
D.A、B球运动的线速度之比为1∶3
28.如图所示,水平圆盘可以围绕竖直轴转动。圆盘上放置两个可看作质点的小滑块A和B,滑块A和B用不可伸长的细绳连在一起,当圆盘静止时,A和B相连的细绳过转轴,线上无拉力,A与转轴的距离为r,B与转轴的距离为。滑块A和B的质量均为m,与圆盘之间的动摩擦因数均为。重力加速度为g,滑动摩擦力等于最大静摩擦力,若圆盘以不同的角速度绕轴匀速转动,则下列说法正确的是( )
A.当转动角速度为时,A受到的摩擦力大小为
B.当转动角速度为时,A受到的摩擦力大小为
C.当转动角速度为时,A受到的摩擦力大小为
D.滑块A和B随盘转动不发生滑动的最大角速度大小为
第II卷(非选择题)
三、解答题
29.若某航母上的舰载机采用滑跃式起飞,甲板由水平甲板和上翘甲板两部分组成。为了便于研究舰载机的起飞过程,这两部分的简化示意图如图所示,假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧,AB长L1 = 120 m,BC水平投影的长度L2= 40 m,图中C点的切线方向与水平方向的夹角 θ = 30°。舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动,经t=3s到达B点进入BC段。已知舰载机的质量m=1.5×104 kg, 取重力加速度大小g = 10 m/s2,求:
(1)舰载机刚进入BC时的速度大小;
(2)舰载机刚进入BC时对甲板的压力大小。
30.如图所示,一支架放在足够大的水平地面上,长度的轻绳的一端固定在水平转轴O上,转轴O到水平地面的高度,另一端固定一小球(视为质点),小球和支架的质量均为,小球在竖直平面内做圆周运动,当小球运动到最高点时,支架恰好对地面无压力,不计空气阻力,整个过程中支架没有运动,取重力加速度大小。
(1)求小球在最高点时的速度大小;
(2)当小球运动到最高点时轻绳恰好断裂,求小球在水平地面上的落点到O点的水平距离。
31.如图所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量为0.18kg的小球,拉住线的另一端,使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。当小球的转速改为原来的3倍时,细线将恰好会断开,线断开前的瞬间,小球受到的拉力比原来的拉力大40N,求:
(1)线断开前的瞬间,线受到的拉力大小?
(2)线断开的瞬间,小球运动的线速度?
(3)如果小球离开桌面时,速度方向与桌边缘的夹角为60°,桌面高出地面0.8m,求小球飞出后的落地点距离桌边缘的水平距离?(取g=10m/s2)
32.游乐场的悬空旋转椅结构如图甲所示,一个游客通过长的轻绳悬挂在半径的水平圆形转盘的边缘。旋转椅稳定工作时水平圆盘与地面的高度差为,整个装置可绕通过转盘圆心的竖直杆匀速转动,简化力学结构如图乙。已知,,重力加速度,不考虑空气阻力。当轻绳与竖直方向夹角时,求:(计算结果可以带根号)
(1)旋转椅的角速度;
(2)为确保安全,游乐场规定游客不得携带手机等物品乘坐旋转椅。若游客在旋转椅上游玩时,手机从口袋滑落,估算手机落地时的速度大小。
试卷第12页,共12页
试卷第11页,共12页
参考答案
1.B
【详解】
小球在A点的瞬时速度垂直与OA方向,即沿Ab方向,松手后小球受力平衡,小球沿Ab方向做匀速直线运动,故B正确,ACD错误。
故选B。
2.B
【详解】
在A点时有
解得
在B点时有
解得
在C点时有
根据
可知,正压力越大摩擦力越大,则在B点时正压力最大,爆胎可能性最大的位置是图中的B处,所以B正确;ACD错误;
故选B。
3.B
【详解】
空间站中宇航员做匀速圆周运动,使宇航员感受到与地球一样,则有
得
故选B。
4.A
【详解】
设刚才质量为m=1000kg,吊臂长L=6m,行车突然停车瞬间,由牛顿第二定律可得
解得
故选A。
5.C
【详解】
因为教练车做匀速圆周运动,其所受地面的摩擦力是静摩擦力,方向指向弯道内侧且偏向小车前进的方向,其切线分量与空气阻力平衡,沿着半径方向的分量充当向心力,故选C。
6.B
【详解】
AB.两木块与圆盘一起转动,角速度相等,半径不等,根据
v=rω
可知,a的线速度是b的线速度的2倍,选项A错误、B正确;
CD.根据
F=mω2R
可知,随着圆盘转速增大,木块所需要的向心力逐渐增大,且转动半径越大,需要的向心力越大,而两木块完全相同,与水平圆盘的最大静摩擦力相同,故木块a首先达到最大静摩擦先滑动,选项CD均错误。
故选B。
7.C
【详解】
A.圆形管道内壁能支撑小球,小球能够通过最高点时的最小速度为0, A错误,
B.当小球达到最高点的速度是时,则有
球受到的合外力不为零,B错误;
C.设管道对小球的弹力大小为F,方向竖直向下,由牛顿第二定律得
代入解得
方向竖直向下
根据牛顿第三定律得知,小球对管道的弹力方向竖直向上,即小球对管道的外壁有作用力,C正确;
D.重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律, 有
解得
根据牛顿第三定律,球对管道的外壁的作用力为6mg,D错误。
故选C。
8.B
【详解】
A.运动员做圆周运动的角速度为,A错误;
B.运动员做匀速圆周运动的向心力大小是m,B正确;
C. 将运动员和自行车看做一个整体,当整体受到的重力和赛道支持力的合力提供向心力时,向心力为;当整体受到赛道的摩擦力时,向心力为,C错误;
D.将运动员和自行车看做一个整体,则整体受重力、支持力、摩擦力的作用,三个力的合力充当向心力,D错误。
故选B。
9.C
【详解】
A.小球做匀速圆周运动,合外力作为向心力,大小恒定,方向始终指向圆心,故向心力是变力,A错误;
B.由题意可知,在最高点时盒子对小球有向下的压力,大小为,由向心力公式可得
解得盒子运动的周期为
B错误;
C.在最低点时,对小球由向心力公式可得
又
联立解得盒子对小球的作用力大小为
C正确;
D.盒子运动到O点等高的右侧位置时,小球受到的合力等于向心力,大小为,D错误。
故选C。
10.B
【详解】
CD.细绳碰到钉子前、后瞬间线速度大小不变,即线速度大小之比为1∶1;半径变小,根据
v=ωr
得知,角速度大小之比为1∶4,故CD错误;
B.根据
F合=F-mg=
则合外力大小之比为1∶4,选项B正确;
A.拉力
F=mg+
可知拉力大小之比
选项A错误;
故选B。
11.A
【详解】
当小物块受到的摩擦力是0时,设小物块随陶罐转动的角速度为,由小物块的重力与陶罐的支持力的合力提供向心力,由牛顿第二定律则有
解得
A正确,BCD错误。
故选A。
12.B
【详解】
AB.小衣物在a、b、c、d位置的向心加速度大小相等,但方向不同,A错误,B正确;
C.在a点时,根据牛顿第二定律
在c 点时
根据牛顿第三定律可知,在a、c两位置对滚筒壁的压力不一样大,C错误;
D.在b、d两位置受到的摩擦力方向都竖直向上,与重力平衡,方向相同,D错误。
故选B。
13.B
【详解】
设细线与竖直方向的夹角为 ,根据牛顿第二定律有
解得
所以两个小球以相同的角速度绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,则两个小球在运动过程中高度相同,在同一水平面上,所以B正确;ACD错误;
故选B。
14.D
【详解】
A.乙汽车转弯的半径为,乙车受到的最大静摩擦力提供向心力,则有
解得
故A错误;
B.当乙车速度大于时,乙车会做离心运动,往弯道外侧移动,不会撞上甲车。故B错误;
C.由于题中已知二者线速度大小相等
由于,根据可知二者角速度大小关系为
故C错误:
D.根据公式可知二者向心加速度大小关系为
故D正确。
故选D。
15.D
【详解】
A.因杆既能提供支持力,又能提供拉力,则杆球模型的最高点临界条件是,则有
即小球到达最高点的最小速度为0,故A错误;
BC.由图像可知,在时,以较小速度通过最高点,杆提供支持力,由牛顿第二定律有
可得
随着通过最高点速度增大,杆的支持力为正值(规定向上为正)逐渐减小,而当时,有,即
解得
故BC均错误;
D.由以上分析可知,在时,以较大速度通过最高点,杆提供拉力,由牛顿第二定律有
可得
拉力为负值表示方向向下,大小随着速度增大而增大,而,则小球受到的弹力方向一定竖直向下,故D正确;
故选D。
16.B
【详解】
由合力提供向心力得
由于弹力F不变,角速度增大,则摩擦力减小直到为0;之后角速度继续增大,则摩擦力反向增大。
故选B。
17.A
【详解】
由题意紧急刹车得位移为
又由牛顿第二定律得
解得
故紧急刹车是安全的的,而紧急拐弯需要很大的向心力,容易发生侧翻是不安全的。
故选A。
18.A
【详解】
A.对于离心沉淀来说,血液里的物质随试管做圆周运动,其所需要的向心力
对于相同位置等体积的成分,密度越大,质量越大,所需的向心力越大,同一位置成分之间水平方向的作用力相等,所以密度大的成分所受的力不足以提供所需向心力,做离心运动,那么血液中密度最大的成分将聚集在试管底部,故A正确;
BD.由于血液成分之间的粘滞力较大,所以重力沉淀速度较慢,而离心沉淀可以通过增大分力机的转速加快分离速度,使时间变短,故BD错误;
C.只增大分离机的转速,可知分离机的角速度增大,根据A选项可知血液中密度最大的成分做圆周运动所需要的向心力增大,故C错误。
故选A。
19.D
【详解】
ABC.根据牛顿第二定律
解得
若缓慢增大圆盘转速,离中心轴远的茶杯相对圆盘先滑动,与茶水多少无关,A错误;
若缓慢增大圆盘转速,到中心轴距离相同的空茶杯和有茶水茶杯相对圆盘同时滑动,B错误;
若缓慢增大圆盘转速,到中心轴距离相同两个不同的空茶杯,质量大的和质量小的相对圆盘同时滑动,C错误;
D.如果茶杯相对圆盘静止,茶杯受到圆盘的摩擦力是静摩擦力,沿半径指向圆心,充当向心力,D正确。
故选D。
20.C
【详解】
小球的受力情况如图所示
其所受合力提供(向心力),即
又
结合可知,、两球的运动,它们具有相同的向心加速度。
故选C。
21.CD
【详解】
A.因物块的速度方向与半径方向垂直,则当圆盘突然停止时,物块将沿垂直于圆周运动半径方向外滑动,选项A错误;
B.同理可知,物块与圆盘之间的摩擦力突然消失,物块将沿垂直于圆周运动半径向外滑动,选项B错误;
C.物块与盘面间不发生相对滑动,则由
可得圆盘转动的最大角速度是
选项C正确;
D.当圆盘的运动周期为
时,则圆盘对物块的摩擦力大小为
选项D正确。
故选CD。
22.ACD
【详解】
对小球受力分析,如图
A.细线的拉力大小为
解得
故A正确;
B.小球运动的加速度,由牛顿第二定律可得
解得
故B错误;
C.由合力提供向心力,可得
解得
故C正确;
D.由线速度与角速度关系式,可得
故D正确。
故选ACD。
23.AC
【详解】
ABC.球在最高点对杆作用力恰好为零时,重力提供向心力,根据牛顿第二定律,有
解得
由于
故杆对球有支持力,根据牛顿第二定律,有
解得
根据牛顿第三定律知,小球在最高点对杆的压力为,故AC正确B错误;
D.同理,若小球运动到最高点速率为,小球对细杆的拉力是
解得
故D错误。
故选AC。
24.AC
【详解】
小球A受到重力、支持力两个力作用,合力的方向水平且指向转轴,则
(设漏斗内壁倾角为θ),半径
解得小球A受到的合力大小为
角速度
AC正确,BD错误。
故选AC。
25.ACD
【详解】
设绳子与竖直方向的夹角为,由重力和绳子的拉力的合力提供向心力
由图可知
A.根据公式
又
联立可得
可得球2运动的角速度与球1相同,故A正确;
B.根据
球1的运动半径大于球2的运动半径,故球1运动的线速度比球2大,故B错误;
C.根据
得
可得球2运动的加速度比球1小,故C正确;
D.根据
得
可得球2所受的拉力比球1小,故D正确。
故选ACD。
26.AC
【详解】
A.甲、乙两圆盘边缘上的各点线速度大小相等,由关系式
v=ωr
可得甲、乙两圆盘的角速度之比为
ω1:ω2=3:1
物体相对圆盘静止时物体的角速度等于圆盘的角速度,故m1与m2的角速度之比为3:1,则有
故A正确;
B.根据
a=ω2r
可得m1与m2的向心加速度之比为
a1:a2=(ω12 r):(ω22 2r)=9:2
故B错误;
CD.根据
μmg=mrω2
可知,m1先达到临界角速度,可知当转速增加时,m1先开始滑动,故C正确,D错误。
故选AC。
27.BC
【详解】
A.对小球受力分析,有
所以A、B球受到的支持力之比为
则A错误;
B.对小球受力分析,其向心力有
所以A、B球的向心力之比为
则B正确;
C.根据向心力公式有
联立解得
则A、B球运动的角速度之比为
所以C正确;
D.根据向心力公式有
联立解得
则A、B球运动的线速度之比为
所以D错误;
故选BC。
28.CD
【详解】
A.绳刚好有拉力时,对木块B有
μmg=mω02 2r
解得
则当转动角速度为时,A受到的摩擦力大小为
故A错误;
BD.木块A、B将要相对于圆盘发生滑动时,设此时细绳的拉力为FT则由牛顿第二定律可知,对木块A有
FT-μmg=mω2r
对木块B有
FT+μmg=mω2 2r
代入数据联立求解可得
故当时,木块A、B将相对于圆盘发生滑动,则当转动角速度为时,AB没产生相对滑动,A受到的摩擦力还没有达到最大静摩擦力,即A受的摩擦力小于最大静摩擦力,选项B错误,D正确;
C.当转动角速度为时,对木块B
对木块A
解得A受到的摩擦力大小为
选项C正确。
故选CD。
29.(1)80m/s;(2)
【详解】
(1)由题意可知,舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动,经t=3s到达B点进入BC段,设舰载机到达B点的速度为,根据匀变速直线运动的规律可得
代入数据,解得
(2)设舰载机刚进入BC时对甲板的压力为F,根据牛顿第三定律可知,舰载机对甲板的压力的大小等于甲板对舰载机的支持力,根据圆周运动的性质可得
由题意,根据几何关系可得
解得,舰载机做圆周运动的半径为
代入数据,解得
故可得舰载机对甲板的压力为。
30.(1);(2)
【详解】
(1)小球在最高点时有
支架恰好对地面无压力,则有
解得
(2)轻绳断裂后,小球做平抛运动,则有
解得
31.(1)F=45N;(2)v=5m/s;(3)1.73m
【详解】
(1)线的拉力等于向心力,设开始时角速度为ω1,向心力是F0,线断开的瞬间,角速度为ω,线的拉力是F。根据牛到第二定律得
F=mω2R
联立解得
又因为
F=F1+40N
可得
F=45N
(2)设线断开时速度为v,由
可得
v=5m/s
(3)设桌面高度为h,落地点与飞出桌面点的水平距离为s,则时间为
水平位移为
s=vt=5×0.4m=2m
则抛出点到桌边的水平距离为
32.(1);(2)
【详解】
(1)绳子拉力和重力的合力充当向心力,据牛顿第二定律
得
(2)手机随着游客做匀速圆周运动的速度大小为
手机抛出时距离地面高度为
根据平抛运动规律
得
手机落地时得速度为
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