2022年高考物理 (真題+模擬新題分類匯編) 曲線運動
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1、2022年高考物理 (真題+模擬新題分類匯編) 曲線運動 7.D1D2[xx·江蘇卷] 如圖所示,從地面上同一位置拋出兩小球A、B,分別落在地面上的M、N點,兩球運動的最大高度相同.空氣阻力不計,則( ) A.B的加速度比A的大 B.B的飛行時間比A的長 C.B在最高點的速度比A在最高點的大 D.B在落地時的速度比A在落地時的大 7.CD [解析] 拋體運動是勻變速運動,加速度始終為重力加速度g,故選項A錯誤;拋體運動的空中運動時間僅由高度決定,兩小球的運動時間相等,故選項B錯誤;拋體運動在水平方向的運動是勻速直線運動,相同時間內(nèi)小球B的水平位移大,故其水平分速度大,兩小
2、球運動到最高點時,小球只有方向水平的速度,顯然B的速度大,故選項C正確;由于下降的高度相等,故兩小球落地時在豎直方向的分速度大小相等,由運動的的合成可知,B球落地時的速度大,故選項D正確. D2 拋體運動 18.D2 [xx·安徽卷] 由消防水龍帶的噴嘴噴出水的流量是0.28 m3/min,水離開噴口時的速度大小為16 m/s,方向與水平面夾角為60°,在最高處正好到達著火位置,忽略空氣阻力,則空中水柱的高度和水量分別是(重力加速度g取10 m/s2)( ) A.28.8 m 1.12×10-2 m3 B.28.8 m 0.672
3、 m3 C.38.4 m 1.29×10-2 m3 D.38.4 m 0.776 m3 18.A [解析] 本題考查應用運動的分解知識解決斜拋運動問題.水做斜拋運動,沿水平方向和豎直方向建立坐標系,在豎直方向有(vsin60°)2=2gh,vsin60°=gt,可得水柱的高度為h=28.8 m.水的運動時間為t=2.4 s,水量為m=Qt=1.12×10-2m3,選項A正確. 19.D2[xx·北京卷] 在實驗操作前應該對實驗進行適當?shù)姆治觯芯科綊佭\動的實驗裝置示意如圖.小球每次都從斜槽的同一位置無初速釋放,并從斜槽末端水平飛出.改變水平板的高度,就改變了小球在板上落點的位置,從而可
4、描繪出小球的運動軌跡.某同學設想小球先后三次做平拋,將水平板依次放在如圖1、2、3的位置,且1與2的間距等于2與3的間距.若三次實驗中,小球從拋出點到落點的水平位移依次為x1、x2、x3,機械能的變化量依次為ΔE1、ΔE2、ΔE3,忽略空氣阻力的影響,下面分析正確的是( )
A.x2-x1=x3-x2,ΔE1=ΔE2=ΔE3
B.x2-x1>x3-x2,ΔE1=ΔE2=ΔE3
C.x2-x1>x3-x2,ΔE1<ΔE2<ΔE3
D.x2-x1 5、落體運動,下落相同高度時,所用的時間會越來越短,水平方向運動的位移也會越來越小,故x3-x2<x2-x1,A錯誤,B正確.
20.D2,D4,D3[xx·福建卷]
如圖,一不可伸長的輕繩上端懸掛于O點,下端系一質(zhì)量m=1.0 kg的小球.現(xiàn)將小球拉到A點(保持繩繃直)由靜止釋放,當它經(jīng)過B點時繩恰好被拉斷,小球平拋后落在水平地面上的C點.地面上的D點與OB在同一豎直線上,已知繩長L=1.0 m,B點離地高度H=1.0 m,A、B兩點的高度差h=0.5 m,重力加速度g取10 m/s2,不計空氣影響,求:
(1)地面上DC兩點間的距離s;
(2)輕繩所受的最大拉力大?。?
20.[ 6、解析] (1)小球從A到B過程機械能守恒,有
mgh=mv①
小球從B到C做平拋運動,在豎直方向上有
H=gt2②
在水平方向上有
s=vBt③
由①②③式解得s=1.41 m④
(2)小球下擺到達B點時,繩的拉力和重力的合力提供向心力,有
F-mg=m⑤
由①⑤式解得F=20 N
根據(jù)牛頓第三定律F′=-F
輕繩所受的最大拉力為20 N.
7.D1D2[xx·江蘇卷] 如圖所示,從地面上同一位置拋出兩小球A、B,分別落在地面上的M、N點,兩球運動的最大高度相同.空氣阻力不計,則( )
A.B的加速度比A的大
B.B的飛行時間比A的長
C.B在最高點的速度比 7、A在最高點的大
D.B在落地時的速度比A在落地時的大
7.CD [解析] 拋體運動是勻變速運動,加速度始終為重力加速度g,故選項A錯誤;拋體運動的空中運動時間僅由高度決定,兩小球的運動時間相等,故選項B錯誤;拋體運動在水平方向的運動是勻速直線運動,相同時間內(nèi)小球B的水平位移大,故其水平分速度大,兩小球運動到最高點時,小球只有方向水平的速度,顯然B的速度大,故選項C正確;由于下降的高度相等,故兩小球落地時在豎直方向的分速度大小相等,由運動的的合成可知,B球落地時的速度大,故選項D正確.
23.D2、E3、C2[xx·浙江卷] (16分)山谷中有三塊石頭和一根不可伸長的輕質(zhì)青藤,其示意圖如下 8、.圖中A、B、C、D均為石頭的邊緣點,O為青藤的固定點,h1=1.8 m,h2=4.0 m,x1=4.8 m,x2=8.0 m.開始時,質(zhì)量分別為M=10 kg和m=2 kg的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上,當大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到傷害時,迅速從左邊石頭的A點水平跳至中間石頭.大猴抱起小猴跑到C點,抓住青藤下端,蕩到右邊石頭上的D點,此時速度恰好為零.運動過程中猴子均可看成質(zhì)點,空氣阻力不計,重力加速度g=10 m/s2.求:
(1)大猴從A點水平跳離時速度的最小值;
(2)猴子抓住青藤蕩起時的速度大小;
(3)猴子蕩起時,青藤對猴子的拉力大?。?
23.[解析] (1)設 9、猴子從A點水平跳離時速度的最小值為vmin,根據(jù)平拋運動規(guī)律,有
h1=gt2①
x1=vmint②
聯(lián)立①②式,得vmin=8 m/s③
(2)猴子抓住青藤后的運動過程中機械能守恒,設蕩起時的速度為vC,有
(M+m)gh2=(M+m)v④
vC== m/s≈9 m/s⑤
(3)設拉力為FT,青藤的長度為L,對最低點,由牛頓第二定律得
FT-(M+m)g=(M+m)⑥
由幾何關系(L-h(huán)2)2+x=L2⑦
得L=10 m⑧
綜合⑤⑥⑧式并代入數(shù)據(jù)解得:FT=(M+m)g+(M+m)=216 N⑨
D3 實驗:研究平拋物體的運動 10、
20.D2,D4,D3[xx·福建卷]
如圖,一不可伸長的輕繩上端懸掛于O點,下端系一質(zhì)量m=1.0 kg的小球.現(xiàn)將小球拉到A點(保持繩繃直)由靜止釋放,當它經(jīng)過B點時繩恰好被拉斷,小球平拋后落在水平地面上的C點.地面上的D點與OB在同一豎直線上,已知繩長L=1.0 m,B點離地高度H=1.0 m,A、B兩點的高度差h=0.5 m,重力加速度g取10 m/s2,不計空氣影響,求:
(1)地面上DC兩點間的距離s;
(2)輕繩所受的最大拉力大?。?
20.[解析] (1)小球從A到B過程機械能守恒,有
mgh=mv①
小球從B到C做平拋運動,在豎直方向上有
H= 11、gt2②
在水平方向上有
s=vBt③
由①②③式解得s=1.41 m④
(2)小球下擺到達B點時,繩的拉力和重力的合力提供向心力,有
F-mg=m⑤
由①⑤式解得F=20 N
根據(jù)牛頓第三定律F′=-F
輕繩所受的最大拉力為20 N.
D4 圓周運動
18.D4[xx·北京卷] 某原子電離后其核外只有一個電子,若該電子在核的靜電力作用下繞核做勻速圓周運動,那么電子運動( )
A.半徑越大,加速度越大
B.半徑越小,周期越大
C.半徑越大,角速度越小
D.半徑越小,線速度越小
18.C [解析] 由題可知,電子 12、在庫侖力的作用下做圓周運動,則有==mω2r=mr=ma,由公式可以看出,半徑越大,則加速度、線速度、角速度越小,周期越大,A、B、D錯誤,C正確.
20.D2,D4,D3[xx·福建卷]
如圖,一不可伸長的輕繩上端懸掛于O點,下端系一質(zhì)量m=1.0 kg的小球.現(xiàn)將小球拉到A點(保持繩繃直)由靜止釋放,當它經(jīng)過B點時繩恰好被拉斷,小球平拋后落在水平地面上的C點.地面上的D點與OB在同一豎直線上,已知繩長L=1.0 m,B點離地高度H=1.0 m,A、B兩點的高度差h=0.5 m,重力加速度g取10 m/s2,不計空氣影響,求:
(1)地面上DC兩點間的距離s;
(2)輕繩所受的 13、最大拉力大小.
20.[解析] (1)小球從A到B過程機械能守恒,有
mgh=mv①
小球從B到C做平拋運動,在豎直方向上有
H=gt2②
在水平方向上有
s=vBt③
由①②③式解得s=1.41 m④
(2)小球下擺到達B點時,繩的拉力和重力的合力提供向心力,有
F-mg=m⑤
由①⑤式解得F=20 N
根據(jù)牛頓第三定律F′=-F
輕繩所受的最大拉力為20 N.
14.D4[xx·廣東卷] 如圖,甲、乙兩顆衛(wèi)星以相同的軌道半徑分別繞質(zhì)量為M和2M的行星做勻速圓周運動,下列說法正確的是( )
A.甲的向心加速度比乙的小
B.甲的運行周期比乙的小
C.甲的角 14、速度比乙的大
D.甲的線速度比乙的大
14.A [解析] 本題考查萬有引力定律的應用.由G=ma得a=,即中心天體質(zhì)量越小,向心加速度越小,A對;由G=mr得T=2π,即中心天體質(zhì)量越小,周期越大,B錯;由G=mω2r得ω=,即中心天體質(zhì)量越小,角速度越小,C錯;由G=m得v=,即中心天體質(zhì)量越小,線速度越小,D錯.
2.D4[xx·江蘇卷] 如圖所示,“旋轉(zhuǎn)秋千”中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等,通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上.不考慮空氣阻力的影響,當旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時,下列說法正確的是( )
A.A的速度比B的大
B.A與B的向心加速度大小相等
C.懸掛A、B 15、的纜繩與豎直方向的夾角相等
D.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小
2.D [解析] 由于座椅A、B懸掛在同一個旋轉(zhuǎn)圓盤上且繞同一個豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動,因此屬于同軸問題,即座椅A、B都做勻速圓周運動,旋轉(zhuǎn)的角速度相等.此時座椅的受力情況如圖所示,它們做圓周運動所需要的向心力由纜繩拉力F與重力G的合力Fn提供.設它們做圓周運動的半徑為r,纜繩與豎直方向的夾角為θ,由圖可知:
Fcosθ=G=mg
Fsinθ=Fn
Fn=mrω2
綜合以上三式可得tanθ=
可見θ隨r增大而增大,選項C錯誤;因為懸掛A、B的纜繩長度相等,所以座椅B與豎直方向的夾角大于座椅A與豎直方向的夾角,致 16、使B做圓周運動的半徑比A的大,由于v=rω,A 的速度比B 的小,選項A錯誤;由an=rω2知,A的向心加速度比B的小,選項B錯誤;纜繩所受拉力F=,因θA<θB,故FA 17、 由題意,當汽車的速率為vc時無滑動趨勢,說明此時汽車與路面沒有橫向摩擦力,路面應不是平的,而應是外側(cè)高內(nèi)側(cè)低,由重力的分力充當向心力,A正確;當車速低于vc時,車和地面之間會產(chǎn)生橫向靜摩擦力,阻礙汽車向內(nèi)側(cè)滑動,B錯誤;當車速高于vc時,車和地面之間仍會有摩擦力,此力與重力的分力一起提供向心力,只要車速不超過某一最高速度,車輛便不會向外側(cè)滑動,C正確;因為vc是車和地面無摩擦時的臨界值,所以與路況無關,D錯誤.
24.D4、I4、I2[xx·浙江卷] (20分)“電子能量分析器”主要由處于真空中的電子偏轉(zhuǎn)器和探測板組成.偏轉(zhuǎn)器是由兩個相互絕緣、半徑分別為RA和RB的同心金屬半球面A和B 18、構(gòu)成,A、B為電勢值不等的等勢面,其過球心的截面如圖所示.一束電荷量為e、質(zhì)量為m的電子以不同的動能從偏轉(zhuǎn)器左端M板正中間小孔垂直入射,進入偏轉(zhuǎn)電場區(qū)域,最后到達偏轉(zhuǎn)器右端的探測板N,其中動能為Ek0的電子沿等勢面C做勻速圓周運動到達N板的正中間.忽略電場的邊緣效應.
(1)判斷半球面A、B的電勢高低,并說明理由;
(2)求等勢面C所在處電場強度E的大小;
(3)若半球面A、B和等勢面C的電勢分別為φA、φB和φC,則到達N板左、右邊緣處的電子,經(jīng)過偏轉(zhuǎn)電場前、后的動能改變量ΔEk左和ΔEk右分別為多少?
(4)比較|ΔEk左|與|ΔEk右|的大小,并說明理由.
24.[解析] (1 19、)電子(帶負電)做圓周運動,電場力方向指向球心,電場方向從B指向A,B板電勢高于A板.
(2)據(jù)題意,電子在電場力作用下做圓周運動,考慮到圓軌道上的電場強度E大小相同,有
eE=m
Ek0=mv2
R=
聯(lián)立解得:E==
(3)電子運動時只有電場力做功,根據(jù)動能定理,有
ΔΕk=qU
對到達N板左邊緣的電子,電場力做正功,動能增加,有
ΔΕk左=e(φB-φC)
對到達N板右邊緣的電子,電場力做負功,動能減小,有
ΔΕk右=e(φA-φC)
(4)根據(jù)電場線的特點,等勢面B與C之間的電場強度大于C與A之間的電場強度,考慮到等勢面間距相等,有
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即>
D 20、5 萬有引力與天體運動
17.D5E6 [xx·安徽卷] 質(zhì)量為m的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為r時,引力勢能可表示為Ep=-,其中G為引力常量,M為地球質(zhì)量.該衛(wèi)星原來在半徑為R1的軌道上繞地球做勻速圓周運動,由于受到極稀薄空氣的摩擦作用,飛行一段時間后其圓周運動的半徑變?yōu)镽2,此過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為( )
A.GMm(-) B.GMm(-)
C.(-) D.(-)
17.C [解析] 本題考查萬有引力與功能關系的綜合知識,考查理解題目的新信息并且應用信息解決問題的能力.根據(jù)功能關系,摩擦產(chǎn)生的熱量等于衛(wèi)星機械能的減少量.衛(wèi)星的機 21、械能等于動能與引力勢能之和,有E=mv2+(-),由萬有引力提供向心力,有G=,可得衛(wèi)星機械能E=-,摩擦產(chǎn)生的熱量為Q=E1-E2=(-),選項C正確.
18.D5[xx·全國卷] “嫦娥一號”是我國首次發(fā)射的探月衛(wèi)星,它在距月球表面高度為200 km的圓形軌道上運行,運行周期為127分鐘.已知引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2,月球半徑約為1.74×103 km,利用以上數(shù)據(jù)估算月球的質(zhì)量約為( )
A.8.1×1010kg B.7.4×1013 kg
C.5.4×1019 kg D.7.4×1022 kg
18.D [解析] 由萬有引力充當向心力,G= 22、m,可得環(huán)繞周期T=2π,代入數(shù)據(jù),解得月球質(zhì)量M=7.4×1022 kg,選項D正確.
13.D5[xx·福建卷] 設太陽質(zhì)量為M,某行星繞太陽公轉(zhuǎn)周期為T,軌道可視作半徑為r的圓.已知萬有引力常量為G,則描述該行星運動的上述物理量滿足( )
A.GM= B.GM=
C.GM= D.GM=
13.A [解析] 行星繞太陽公轉(zhuǎn),由萬有引力提供向心力,即G=mr,解得GM=,A正確.
14.D5[xx·福建卷] 一束由紅、紫兩色光組成的復色光,從空氣斜射向玻璃三棱鏡.下面四幅圖中能正確表示該復色光經(jīng)三棱鏡折射分離成兩束單色光的是( )
14.B [解析] 由于紫光的折 23、射率大于紅光,進入玻璃時紫光的折射角較小,因此在玻璃中光線分成兩束且紫光在上方,B正確.
1.D5[xx·江蘇卷] 火星和木星沿各自的橢圓軌道繞太陽運行,根據(jù)開普勒行星運動定律可知( )
A.太陽位于木星運行軌道的中心
B.火星和木星繞太陽運行速度的大小始終相等
C.火星與木星公轉(zhuǎn)周期之比的平方等于它們軌道半長軸之比的立方
D.相同時間內(nèi),火星與太陽連線掃過的面積等于木星與太陽連線掃過的面積
1.C [解析] 本題考查了開普勒的三個行星運動定律.題目中要求根據(jù)開普勒行星運動定律來判斷,那么不能按照中學階段的近似處理來判斷.太陽應位于行星運行軌道的一個焦點上,而焦點不是圓心,A錯誤 24、.火星和木星繞太陽運行時是不在同一個軌道上的,根據(jù)開普勒第二定律可知,同一個行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過相等的面積,D錯誤.火星和木星繞太陽運行速度的大小也是不可能始終相等的,B錯誤.根據(jù)開普勒第三定律=可知=,C正確.
20.D5[xx·新課標全國卷Ⅰ] 2012年6月18日,神舟九號飛船與天宮一號目標飛行器在離地面343 km的近圓形軌道上成功進行了我國首次載人空間交會對接.對接軌道所處的空間存在極其稀薄的大氣.下列說法正確的是( )
A.為實現(xiàn)對接,兩者運行速度的大小都應介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間
B.如不加干預,在運行一段時間后,天宮一號的動能可能會增加
C 25、.如不加干預,天宮一號的軌道高度將緩慢降低
D.航天員在天宮一號中處于失重狀態(tài),說明航天員不受地球引力作用
20.BC [解析] 只要是繞地球運行的天體,其運行速率必定小于第一宇宙速度,故A錯誤;如不加干預,由于軌道處稀薄大氣的阻力,則天宮一號的速率減小而做向心運動,當達到新的軌道而萬有引力又重新能提供向心力時,天宮一號在新的軌道做圓周運動,此時軌道高度降低,運行的速率增大,故B、C正確;天宮一號中的航天員不是不受地球引力,而是地球引力全部充當向心力,故D錯誤.
20.D5[xx·山東卷] 雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成,兩恒星在相互引力的作用下,分別圍繞其連線上的某一點做周期相同的勻速圓周運動 26、.研究發(fā)現(xiàn),雙星系統(tǒng)演化過程中,兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化.若某雙星系統(tǒng)中兩星做圓周運動的周期為T,經(jīng)過一段時間演化后,兩星總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍,兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍,則此時圓周運動的周期為( )
A.T B.T
C.T D.T
20.B [解析] 對于雙星中的m,有G=mr1,得M=,同理得m=,雙星的總質(zhì)量M+m==,可得雙星運動的周期T=.當雙星的總質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼膋倍,之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍時,T′==T,故B正確.
4.D5 [xx·四川卷] 迄今發(fā)現(xiàn)的二百余顆太陽系外行星大多不適宜人類居住,繞恒星“Gliese581”運行的行星“G1 27、-581c”卻很值得我們期待.該行星的溫度在0 ℃到40 ℃之間、質(zhì)量是地球的6倍、直徑是地球的1.5倍、公轉(zhuǎn)周期為13個地球日.“Gliese581”的質(zhì)量是太陽質(zhì)量的0.31倍.設該行星與地球均視為質(zhì)量分布均勻的球體,繞其中心天體做勻速圓周運動,則( )
A.在該行星和地球上發(fā)射衛(wèi)星的第一宇宙速度相同
B.如果人到了該行星,其體重是地球上的2倍
C.該行星與“Gliese581”的距離是日地距離的倍
D.由于該行星公轉(zhuǎn)速率比地球大,地球上的米尺如果被帶上該行星,其長度一定會變短
4.B [解析] 第一宇宙速度v=,則===2,選項A錯誤;由公式mg=G可知,=·=6×()2=, 28、選項B正確;根據(jù)開普勒第三定律=k可知,==倍,選項C錯誤;由于行星運動的速度遠小于光速,故不產(chǎn)生相對論效應,選項D錯誤.
9.D5 [xx·天津卷] (18分)(1)“嫦娥一號”和“嫦娥二號”衛(wèi)星相繼完成了對月球的環(huán)月飛行,標志著我國探月工程的第一階段已經(jīng)完成.設“嫦娥二號”衛(wèi)星環(huán)繞月球的運動為勻速圓周運動,它距月球表面的高度為h,已知月球的質(zhì)量為M、半徑為R,引力常量為G,則衛(wèi)星繞月球運動的向心加速度a=________,線速度v=________.
9.(1)
[解析] 衛(wèi)星繞月球運動的向心力由萬有引力提供,F(xiàn)=G=ma,所以a=;根據(jù)萬有引力提供向心力,有G=m,解得v=.
29、
18.D5[xx·浙江卷] 如圖所示,三顆質(zhì)量均為m的地球同步衛(wèi)星等間隔分布在半徑為r的圓軌道上,設地球質(zhì)量為M,半徑為R.下列說法正確的是( )
A.地球?qū)σ活w衛(wèi)星的引力大小為
B.一顆衛(wèi)星對地球的引力大小為
C.兩顆衛(wèi)星之間的引力大小為
D.三顆衛(wèi)星對地球引力的合力大小為
18.BC [解析] 地球與一顆衛(wèi)星的萬有引力可由萬有引力定律直接求出, F地衛(wèi)=G,故A錯誤,B正確.衛(wèi)星間的萬有引力也可由萬有引力定律直接求出, F衛(wèi)衛(wèi)=G=G,故C正確.三顆衛(wèi)星對地球的萬有引力大小相等,相鄰兩個力的夾角均為120°,合力為零,故D錯誤.
15.D5[xx·福建卷] 如圖,實 30、驗室一臺手搖交流發(fā)電機,內(nèi)阻 r=1.0 Ω,外接R=9.0 Ω的電阻.閉合開關S,當發(fā)電機轉(zhuǎn)子以某一轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動時,產(chǎn)生的電動勢e=10 sin10πt(V),則( )
A.該交變電流的頻率為10 Hz
B.該電動勢的有效值為10 V
C.外接電阻R所消耗的電功率為10 W
D.電路中理想交流電流表A的示數(shù)為1.0 A
15.D [解析] 正弦式交變電流的瞬時值表達式為e=Em·sinωt,可知Em=10 V、ω=10π rad/s,所以該電動勢的有效值U有==10 V,該交變電流的頻率f==5 Hz,A、B均錯;電流表的示數(shù)表示電路中電流的有效值,即I有== A=1 A,外電 31、阻R消耗的電功率P=IR=9 W,C錯,D對.
D6 曲線運動綜合
8.D6[xx·重慶卷] (16分)如圖所示,半徑為R的半球形陶罐,固定在可以繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的水平轉(zhuǎn)臺上,轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心O的對稱軸OO′重合.轉(zhuǎn)臺以一定角速度ω勻速旋轉(zhuǎn),一質(zhì)量為m的小物塊落入陶罐內(nèi),經(jīng)過一段時間后,小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動且相對罐壁靜止,它和O點的連線與OO′之間的夾角θ為60°.重力加速度大小為g.
(1)若ω=ω0,小物塊受到的摩擦力恰好為零,求ω0;
(2)若ω=(1±k)ω0,且0<k1,求小物塊受到的摩擦力大小和方向.
8.
32、[解析] (1)對小物塊受力分析如圖甲所示,由于小物塊在豎直方向上沒有加速度,只在水平面上以O1為圓心做圓周運動,F(xiàn)N的水平分力F1提供向心力.所以有
代入數(shù)據(jù)得ω0=
乙
(2) ①當ω=ω0時,由向心力公式Fn=mrω2知,ω越大,所需要的Fn越大,此時F1不足以提供向心力了,物塊要做離心運動,但由于受摩擦阻力的作用,物塊不致于沿罐壁向上運動.故摩擦力的方向沿罐壁向下,如圖乙所示.對f進行分解,此時向心力由FN的水平分力F1和f的水平分力f1的合力提供
再利用幾何關系,并將數(shù)據(jù)代入得f=mg.
丙
②當ω=ω0時,由向心力公式Fn=mrω2知,ω越小,所需要的Fn越小,此時F1超過所需要的向心力了,物塊要做向心運動,但由于受摩擦阻力的作用,物塊不致于沿罐壁向下運動.故摩擦力的方向沿罐壁向上,如圖丙所示.
對f進行分解,此時向心力由FN的水平分力F1和f的水平分力f1的合力提供
再利用幾何關系,并將數(shù)據(jù)代入得f=mg.
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