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匀速圆周运动、向心力

匀速圆周运动、向心力1、匀速圆周运动2、线速度、角速度、周期和转速、向心加速度3、向心力:向心力是一个效果力,由沿半径方向的合外力提供,不能在分析物体实际所受的各力之后又加一个向心力。

4、离心现象、近心运动5、⑴共轴转动:周期相同,角速度相同⑵皮带、链条传动:线速度相同6、匀速圆周运动和非匀速圆周运动非匀速圆周运动:所受到的合力不指向圆心,合国产生两个作用效果:a、半径方向的分力F n即向心力,它改变速度的方向 b 切线方向的分力F t,它改变速度的大小。

7、圆周运动实例分析⑴火车转弯问题⑵汽车过桥问题例1、关于质点做圆周运动,下列说法中正确的是( )A.加速度和速度都变化,但物体所受合力不变B.合外力方向不一定垂直于速度方向,且不一定指向圆心C.匀速圆周运动是匀变速运动,其加速度恒定不变D.匀速圆周运动不是匀速运动,合外力方向一定指向圆心例2、如图所示,A、B两物体作匀速圆周运动时的向心加速度随半径变化的关系图线,其中B图线为双曲线,可得出( )A.A物体运动时的线速度大小保持不变B.A物体运动时的角速度大小保持不变C.B物体运动时的角速度保持不变D.B物体运动的线速度随r而改变例3、如图所示,长为L的细绳一端固定,另一端系一质量为m的小球.给小球一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆,设细绳与竖直方向的夹角为θ.下列说法中正确的是( )A.小球受重力、绳的拉力和向心力作用B.小球做圆周运动的半径为LC.θ越大,小球运动的速度越大D.θ越大,小球运动的周期越大例4、如图所示,某游乐场有一水上转台,可在水平面内匀速转动,沿半径方向面对面手拉手坐着甲、乙两个小孩,假设两小孩的质量相等,他们与盘间的动摩擦因数相同,当圆盘转速加快到两小孩刚好还未发生滑动时,某一时刻两小孩突然松手,则两小孩的运动情况是( )A.两小孩均沿切线方向滑出后落入水中B.两小孩均沿半径方向滑出后落入水中C.两小孩仍随圆盘一起做匀速圆周运动,不会发生滑动而落入水中D.甲仍随圆盘一起做匀速圆周运动,乙发生滑动最终落入水中例5、如图所示,为一种“滚轮--平盘无极变速器”的示意图,它由固定于主动轴上的平盘和可随从动轴移动的圆柱形滚轮组成.由于摩擦的作用,当平盘转动时,滚轮就会跟随转动.如果认为滚轮不会打滑,那么主动轴转速n1、从动轴转速n2、滚轮半径r以及滚轮中心距离主动轴轴线的距离x之间的关系是( )A.B.C.D.例6、一般的曲线运动可以分成很多小段,每小段都可以看成圆周运动的一部分,即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来代替.如图(a)所示,曲线上的A点的曲率圆定义为:通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆,在极限情况下,这个圆就叫做A点的曲率圆,其半径ρ叫做A点的曲率半径.现将一物体沿与水平面成α角的方向已速度υ0抛出,如图(b)所示.则在其轨迹最高点P处的曲率半径是( )A.B.C.D.例7、如图所示,质量m=2.0×104kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为60m,如果桥面承受的压力不得超过3.0×105N,则:(1)汽车允许的最大速率是多少?(2)若以所求速度行驶,汽车对桥面的最小压力是多少?例8、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,有两个质量相同的小球A和B紧贴内壁,在如图所示的两个水平面内分别做匀速圆周运动,则( )A.A球的向心力大于B球的向心力B.A球的线速度大于B球的线速度C.A球的角速度必定小于B球的角速度D.A球对筒壁的压力必定大于B球对筒壁的压力例9、如图所示,光滑管形圆轨道半径为R(管径远小于R),固定在竖直面内,小球质量为m,其直径略小于管径,能在管中无摩擦运动,若小球通过轨道最低点时速度为v,以下说法正确的是( )A.速度v至少为,小球才能在管内做完整的圆周运动B.当v=时,小球在轨道最高点对轨道无压力C.小球做完整的圆周运动时,在最低点和最高点的向心力之差为5mgD.只要v≥,小球在轨道最低点和最高点的压力之差为6mg例10、如图,置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半径R=0.5m,离水平地面的高度H=0.8m,物块平抛落地过程水平位移的大小s=0.4m.设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度g=10m/s2.求:(1)物块做平抛运动的初速度大小v0;(2)物块与转台间的动摩擦因数μ.例11、如图所示,一个光滑圆筒立于水平桌面上,圆筒的直径为L.一条长度也为L的细绳一端固定在圆筒中心线上的O点,另一端拴着一个质量为m的小球(可视为质点).小球以速率v绕中心线OO′在水平面内做匀速圆周运动,但球不会碰到筒底.试求:(1)当时,绳对小球的拉力T1和圆筒壁对小球的支持力N1(2)当时,绳对小球的拉力T2和圆筒壁对小球的支持力N2.练习1、如图是滑道压力测试的示意图,光滑圆弧轨道与光滑斜面相切,滑道底部B处安装一个压力传感器,其示数N表示该处所受压力的大小,某滑块从斜面上不同高度h处由静止下滑,通过B时,下列表述正确的有( )A.N小于滑块重力 B.N大于滑块重力C.N越大表明h越大 D.N越大表明h越小例2、由光滑细管组成的轨道如图所示,其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧,轨道固定在竖直平面内.一质量为m的小球,从距离水平地面为H的管口D处静止释放,最后能够从A端水平抛出落到地面上.下列说法正确的是( )A.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为B.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为C.小球能从细管A端水平抛出的条件是H>2RD.小球能从细管A端水平抛出的最小高度H min=3、近年许多电视台推出户外有奖冲关的游戏节目,如图(俯视图)是某台设计的冲关活动中的一个环节.要求挑战者从平台上跳到以O为转轴的快速旋转的水平转盘上,而不落入水中.已知平台到转盘盘面的竖直高度为1.25m,平台边缘到转盘边缘的水平距离和转盘半径均为2m,转盘以12.5r/min的转速匀速转动.转盘边缘间隔均匀地固定有6个相同障碍桩,障碍桩及桩和桩之间的间隔对应的圆心角均相等.若某挑战者在如图所示时刻从平台边缘以水平速度沿AO方向跳离平台,把人视为质点,不计桩的厚度,g取10m/s2,则能穿过间隙跳上转盘的最小起跳速度为( )A.4m/s B.5m/s C.6m/s D.7m/s4、如图所示,一个小球(视为质点)从H=12m高处,由静止开始通过光滑弧形轨道AB,进入半径R=4m的竖直圆环,圆环轨道部分的动摩擦因数处处相等,当到达环顶C时,刚好对轨道压力为零;沿CB滑下后,进入光滑弧形轨道BD,且到达高度为h的D点时速度为零,则h之值可能为(g=10m/s2)( )A.9m B.11m C.8m D.10m5、无级变速是在变速范围内任意连续地变换速度,性能优于传统的挡位变速器.如图是截锥式无级变速模型示意图,两个锥轮中间有一个滚轮,主动轮、滚轮、从动轮之间靠彼此的摩擦力带动.当滚轮从右向左移动时从动轮转速增加,当滚轮从左向右移动时从动轮转速降低,当滚轮位于主动轮直径为D1,从动轮直径为D2的位置上时,从动轮转速n2与主动轮转速n1的比为( )A.B.C .D.6、有一种玩具结构如图所示,竖直放置的光滑铁圆环的半径为R=20cm,环上穿有一个带孔的小球m,仅能沿环做无摩擦滑动.如果圆环绕着通过环心的竖直轴O1O2以10rad/s的角速度旋转(g=10m/s2),则小球相对环静止时和环心O的连线与O1O2的夹角θ是( )A.30° B.45° C.60° D.75°7、如图所示,在倾角为α=30°的光滑斜面上,有一根长为L=0.8m的细绳,一端固定在O点,另一端系一质量为m=0.2kg的小球,沿斜面做圆周运动,若要小球能通过最高点A,则小球在最低点B的最小速度是( )A.2m/sB.m/sC.m/sD.m/s8、如图所示两个内壁光滑、半径不同的半球形碗,放在不同高度的水平面上,使两碗口处于同一水平面.现将质量相同的两个小球(小球半径远小于碗的半径),分别从两个碗的边缘由静止释放(忽略空气阻力),则( )A.过最低点时两小球的速度大小相等B.两小球机械能对比,始终相等C.过最低点后两小球将滚到碗的另一侧边缘且不溜出D.在最低点两小球对碗底的压力大小不相等,半径大的压力大9、10、2010年2月16日,在加拿大城市温哥华举行的第二十一届冬奥会花样滑冰双人自由滑比赛落下帷幕,中国选手申雪、赵宏博获得冠军.如图所示,如果赵宏博以自己为转动轴拉着申雪做匀速圆周运动.若赵宏博的转速为30r/min,手臂与竖直方向夹角为60°,申雪的质量是50kg,她触地冰鞋的线速度为4.7m/s,则下列说法正确的是( )A.申雪做圆周运动的角速度为π rad/sB.申雪触地冰鞋做圆周运动的半径约为2 mC.赵宏博手臂拉力约是980ND.赵宏博手臂拉力约是500N11、如图所示,叠放在水平转台上的小物体A、B、C能随转台一起以角速度ω匀速转动,A、B、C的质量分别为3m、2m、m,A与B、B与转台、C与转台间的动摩擦因数都为μ,B、C离转台中心的距离分别为r、1.5r.设本题中的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.以下说法中正确的是( )A.B对A的摩擦力一定为3μmgB.C与转台间的摩擦力大于A与B间的摩擦力C.要使物体与转台不发生相对滑动,转台的角速度一定满足:ω≤D.要使物体与转台不发生相对滑动,转台的角速度一定满足:ω≤12、如图为“S”字形玩具轨道,该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,固定在竖直平面内,轨道弯曲部分由两个半径相等的半圆连接而成,圆半径比细管内径大得多,轨道底端与水平地面相切,某弹射装置将一个小球(可视为质点)从a点以速度v0水平弹射向b点并进入轨道,经过轨道后从p点水平抛出,已知小球与地面ab段间的动摩擦因数μ=0.2,不计其他机械能损失,ab段长L=1.25m,圆的半径R=0.1m,小球质量m=0.01kg,轨道质量为m′=0.15kg,g=10m/s2,求:(1)若v0=5m/s,小球从p点抛出后的水平射程.(2)若v0=5m/s,小球经过轨道的最高点时,管道对小球作用力的大小和方向.(3)设小球进入轨道之前,轨道对地面的压力大小等于轨道自身的重力,当v0至少为多少时,轨道对地面的压力会为零,并指出此时小球的位置.13、在一次抗洪救灾工作中,一架直升机A用长H=50m的悬索(重力可忽略不计)系住一质量m=50kg的被困人员B,直升机A和被困人员B以v0=10m/s的速度一起沿水平方向匀速运动,如图甲所示.某时刻开始收悬索将人吊起,在5s时间内,A、B之间的竖直距离以l=50-t2(单位:m)的规律变化,取g=10m/s2.(1)求这段时间内悬索对被困人员B的拉力大小;(2)求在5s末被困人员B的速度大小及位移大小;(3)直升机在t=5s时停止收悬索,但发现仍然未脱离洪水围困区,为将被困人员B尽快运送到安全处,飞机在空中旋转后静止在空中寻找最近的安全目标,致使被困人员B在空中做圆周运动,如图乙所示.此时悬索与竖直方向成37°角,不计空气阻力,求被困人员B做圆周运动的线速度以及悬索对被困人员B的拉力.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)14、水平地面上有一个半径为R的圆形轨道,竖直平面上边中点P离地面高为h,P正下方一点P′位于COA连线上且与轨道圆心O的距离为L(L >R),如图所示.现从P点水平抛出质量为m的小球,(小球与小车均视为质点,空气阻力不计).求:(1)使其击中停在轨道B点的小车(∠AOB=90°),则小球的初速度v0为多大?(2)若小车做匀速圆周运动顺时针经A点时小球抛出,为使小球能在B 处击中小车,小车的速率v应满足的条件.(3)若在P、C之间以水平射程为(L+R)的平抛运动轨迹制成一光滑轨道,现将质量为m的小球套于其上,由静止开始从轨道P端滑下,重力加速度为g.则当其到达轨道C时小球重力的功率多大?答案:例1、BD 2、AD3、C 4、D 5、A 6、C7、10m/s 105N 8BC9、b10、1m/s 0.211、1.09mg 0,1.15mg 0练习1、B 2、BC 3、B 4、A 5、A 6、C 7、C 8、AD 9、10 、 11、13、①600N ②③625 N。

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