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161605. (2023•铁一中学•高二下期末) 如图所示,一半径为R=0.5m的水平转盘可以绕着竖直轴OO'转动,水平转盘中心O处有一个光滑小孔,用一根长为L=1m的细线穿过小孔将质量分别为mA=0.2kg、mB=0.5kg的小球A和小物块B连接。现让小球和水平转盘各以一定的角速度在水平面内转动起来,小物块B与水平转盘间的动摩擦因数μ=0.3,且始终处于水平转盘的边缘处与转盘相对静止,取g=10m/s2,求:
(1)若小球A的角速度ω=5rad/s,细线与竖直方向的夹角θ;
(2)在满足(1)中的条件下,通过计算给出水平转盘角速度ωB的取值范围,并在图中画出f﹣ω2图像(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且规定沿半径指向圆心为正方向);
(3)在水平转盘角速度ωB为(2)中的最大值的情况下,当小球A和小物块B转动至两者速度方向相反时,由于某种原因细线突然断裂,经过多长时间A和B的速度相互垂直。
(可能使用到的数据:sin30°=,cos30°=,sin37°=,cos37°=
共享时间:2023-07-11 难度:3
[考点]
牛顿第二定律的简单应用,平抛运动速度的计算,牛顿第二定律与向心力结合解决问题,
[答案]
(1)若小球A的角速度ω=5rad/s,细线与竖直方向的夹角为37°;
(2)ωB的取值范围是2rad/s≤ωB≤4rad/s;
画出出f﹣ω2图像如下图所示:

(3)经过0.17s时间A和B的速度相互垂直。
[解析]
解:(1)对小球A受力分析如下图所示,并将拉力与重力合成,合力水平:

根据合力提供向心力有:mgtanθ=mω2rA,rA=(L﹣R)sinθ,将ω、g、L、R代入得,cosθ=,则θ=37°;
(2)在满足(1)中的条件下,即绳的拉力F大小不变,根据对小球A的分析,F=
对B物体受力分析,拉力和摩擦力的合力提供向心力,由于水平转盘中心O处的小孔光滑,拉力也等于F,当水平转盘角速度取最小ωB1时,B物体有向内运动的趋势,则摩擦力沿半径向外并且静摩擦力达到最大值,有:F﹣,将F、μ、R代入解得ωB1=2rad/s;
当水平转盘角速度取最大ωB2时,B物体有向外运动的趋势,则摩擦力沿半径向内并且静摩擦力达到最大值,有:F+,将F、μ、R代入解得ωB2=4rad/s;
所以ωB的取值范围是2rad/s≤ωB≤4rad/s;
规定沿半径指向圆心为正方向,则向心力表达式为F+f=,则f=﹣F+=(﹣2.5+0.25ω2)N,根据这个函数表达式以及角速度的极值画出出f﹣ω2图像如下图所示:

(3)由于某种原因细线突然断裂,小球A和小物块B做平抛运动,小球A的初速度vA=ωrA=5×0.5×sin37°m/s=1.5m/s
小物块B的初速度vB=RωB2=0.5×4m/s=2m/s,设经过t时间A的速度与水平方向成角度为α,这时B的速度与竖直方向成角度也为α,这时A和B的速度相互垂直,有tanα=,代入数据解得t=
答:(1)若小球A的角速度ω=5rad/s,细线与竖直方向的夹角为37°;
(2)ωB的取值范围是2rad/s≤ωB≤4rad/s;
画出出f﹣ω2图像如下图所示:

(3)经过0.17s时间A和B的速度相互垂直。
[点评]
本题考查了"牛顿第二定律的简单应用,平抛运动速度的计算,牛顿第二定律与向心力结合解决问题,",属于"难典题",熟悉题型是解题的关键。
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162443. (2024•莲湖区•高一下期中) 德优题库如图所示,在光滑水平桌面上有一光滑小孔O,一根轻绳穿过小孔,一端连接质量m=2kg的小球A,另一端连接质量M=12kg的重物B,小球A沿半径r=0.15m的圆做匀速圆周运动。取g=10m/s2.求:
(1)当小球A做匀速圆周运动的角速度ω=10rad/s时,重物B所受地面的支持力大小F;
(2)当重物B所受地面的支持力为零时,小球A做匀速圆周运动的线速度大小v。
共享时间:2024-05-22 难度:2 相似度:1.67
162517. (2024•西安八十五中•高一下期中) 德优题库如图所示,轻质细绳穿过内壁和端口均光滑的空心管,一端连有小球(可视为质点),另一端与装有足球的网袋连接。转动竖直放置的空心管,使小球在水平面内做匀速圆周运动,足球能静止在空中且未与空心管接触。已知小球的质量m=300g,装有足球的网袋总质量M=500g,小球到空心管管口部分细绳的长度L=0.24m,取重力加速度大小g=10m/s2。求:
(1)连接小球的细绳与竖直方向的夹角θ的余弦值cosθ;
(2)小球做匀速圆周运动所需的向心力大小F
(3)小球的线速度大小v。
共享时间:2024-05-22 难度:2 相似度:1.67
160395. (2019•蓝田县•一模) 德优题库如图所示,小明参加户外竞技活动,站在平台边缘抓住轻绳一端,轻绳另一端固定在O点,绳子刚好被拉直且偏离竖直方向的角度θ=60°.小明从A点由静止往下摆,达到O点正下方B点突然松手,顺利落到静止在水平平台的平板车上,然后随平板车一起向右运动。到达C点,小明跳离平板车(近似认为水平跳离),安全落到漂浮在水池中的圆形浮漂上。绳长L=1.6m,浮漂圆心与C点的水平距离x=2.7m、竖直高度y=1.8m,浮漂半径R=0.3m、不计厚度,小明的质量m=60kg,平板车的质量m=20kg,人与平板车均可视为质点,不计平板车与平台之间的摩擦。重力加速度g=10m/s2,求:
(1)轻绳能承受最大拉力不得小于多少?
(2)小明跳离平板车时的速度在什么范围?
(3)若小明跳离平板车后恰好落到浮漂最右端,他在跳离过程中做了多少功?
共享时间:2019-03-14 难度:5 相似度:1.6
159942. (2022•关山中学•高一下一月) 德优题库如图所示,一个圆盘在水平面内匀速转动,角速度是4rad/s,盘面上有一个质量为2.5kg的小物块随圆盘一起运动(二者未发生相对滑动),小物块与转轴的距离为R=0.3m。求:
(1)小物块运动的线速度大小;
(2)小物块受到的静摩擦力大小和方向。
(3)若圆盘对小物块的最大静摩擦力为18.75N,要使二者不发生相对滑动,圆盘转动的角速度不能超过多大?
共享时间:2022-04-20 难度:3 相似度:1.34
161161. (2024•铁一中学•高一下期末) 德优题库“路亚”是一种钓鱼方法,用这种方法钓鱼时先把鱼饵通过鱼线收到鱼竿末端,然后用力将鱼饵甩向远处。如图所示,钓鱼爱好者在a位置开始甩竿,鱼饵被甩至最高点b时迅速释放鱼线,鱼饵被水平抛出,最后落在距b水平距离s=16m的水面上。已知开始甩竿时鱼竿与竖直方向成53°角,鱼饵的质量为m=0.02kg。甩竿过程竿可视为在竖直平面内绕O点转动,且O离水面高度h=1.6m、到鱼竿末端鱼饵的距离L=1.6m。鱼饵从b点抛出后,忽略鱼线对其作用力和空气阻力,重力加速度g取10m/s2,已知sin53°=0.8,cos53°=0.6。求:
(1)鱼饵在b点抛出时的速度大小;
(2)释放鱼线前,鱼饵在b点受鱼竿作用力的大小和方向;
(3)从a到b的甩竿过程,鱼竿对鱼饵做的功W。
共享时间:2024-07-12 难度:3 相似度:1.34
159072. (2023•铁一中学•高二上二月) 如图所示,在xOy坐标系的第一、四象限内存在方向垂直纸面向外、磁感应强度大小不同的匀强磁场(未画出)。一质量为m、电荷量大小为q的带电粒子,从y轴上的A点沿平行于x轴的方向射入第一象限,经C点与x轴成30°角进入第四象限。已知第一象限内匀强磁场的磁感应强度大小为B,C点到O点的距离为a,不计粒子的重力。
(1)判断带电粒子电性;
(2)求粒子从A点射出时的速度大小;
(3)若粒子刚好不能进入第三象限,求粒子在第四象限内运动的时间。

共享时间:2023-12-26 难度:3 相似度:1.34
162518. (2024•西安八十五中•高一下期中) 德优题库如图所示,一滑环套在水平光滑杆上,杆上P点处固定一挡板(挡板厚度不计)。长度为L的轻绳一端连接半径不计的小滑环,另一端悬挂可视为质点、质量为m的小球,轻绳能承受的最大拉力Fmax=5mg。水平面上固定有一倾角θ=37°的斜面AB,斜面底端A点与P点在同一竖直线上。初始时,轻绳保持竖直,滑环和小球一起水平向右做匀速直线运动,一段时间后滑环与挡板碰撞,滑环立刻停止,小球的速度在滑环碰撞瞬间未受影响,轻绳恰好达到最大拉力而绷断,小球水平飞出,刚好能垂直打到斜面AB上的Q点(未画出)。不计空气阻力,重力加速度大小为g,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)滑环和小球一起做匀速直线运动的速度大小v0
(2)轻绳绷断后小球在空中的运动时间t;
(3)Q点与A点之间的距离d。
共享时间:2024-05-22 难度:3 相似度:1.34
162481. (2023•西安三中•高三上期中) 德优题库如图所示,质量为m=0.1kg的小球从半径为R=0.8m的1/4圆弧顶端无初速释放,下滑到最低点P后,做平抛运动,平抛的竖直位移h=0.2m,水平位移d=0.4m,g=10m/s2.求:
(1)小球运动到P点的瞬时速度υ0
(2)小球在P点瞬时对圆弧轨道的压力为多大?
共享时间:2023-11-18 难度:3 相似度:1.34
160260. (2020•西安中学•六模) 如图所示,一工件置于水平地面上,其AB段为一半径R=1.0m的光滑圆弧轨道,BC段为一长度L=0.5m的粗糙水平轨道,二者相切于B点,整个轨道位于同一竖直平面内,P点为圆弧轨道上的一个确定点.一可视为质点的物块,其质量m=0.2kg,与BC间的动摩擦因数μ1=0.4.工件质量M=0.8kg,与地面间的动摩擦因数μ2=0.1.(取g=10m/s2
(1)若工件固定,将物块由P点无初速度释放,滑至C点时恰好静止,求P、C两点间的高度差h.
(2)若将一水平恒力F作用于工件,使物块在P点与工件保持相对静止,一起向左做匀加速直线运动.
①求F的大小.
②当速度v=5m/s时,使工件立刻停止运动(即不考虑减速的时间和位移),物块飞离圆弧轨道落至BC段,求物块的落点与B点间的距离.

共享时间:2020-05-25 难度:3 相似度:1.34
161178. (2024•铁一中学•高一上期末) 如图所示,一个半径的圆形靶盘竖直放置,A、O两点等高且相距164m,将质量为20g的飞镖从A点沿AO方向抛出,经0.2s落在靶心正下方的B点处。不计空气阻力,重力加速度取g=10m/s2。求:
(1)飞镖从A点抛出时的速度大小;
(2)飞镖落点B与靶心O的距离;
(3)为了使飞镖能落在靶盘上,飞镖抛出的速度大小应满足什么条件?
共享时间:2024-02-24 难度:1 相似度:1.33
163007. (2022•周至四中•高一下期中) 德优题库如图所示,将一个小球从h=80m高处以水平初速度v=30m/s抛出。取重力加速度g=10m/s2,不计空气阻力。求:
(1)小球在空中运动的时间t;
(2)小球落地位置与抛出点的水平距离x。
共享时间:2022-05-22 难度:1 相似度:1.33
160674. (2016•西工大附中•四模) 一次扑灭森林火灾的行动中,一架专用直升机载有足量的水悬停在火场上空320m高处,机身可绕旋翼轴原地旋转,机身下出水管可以从水平方向到竖直向下方向旋转90°,水流喷出速度为30m/s,不计空气阻力,取g=10m/s2.请估算能扑灭地面上火灾的面积.(结果保留3位有效数字)
共享时间:2016-04-18 难度:1 相似度:1.33
162516. (2024•西安八十五中•高一下期中) 捶丸起源于唐代的步打球,是一种以杖击球的体育活动,类似今天的高尔夫。如图所示,某次捶丸游戏中游戏者将可视为质点的小球从斜面顶端A点以水平初速度v0=5m/s击出,小球落到斜面上某点。已知斜面AB的长度,L=20m,倾角θ=30°,不计空气阻力,取重力加速度大小g=10m/s2
(1)求小球在空中运动的时间t;
(2)求小球落到斜面前瞬间的速度大小v1
(3)若仅将小球的初速度大小变为v2=10/s,请计算说明小球是落到斜面上还是落到水平地面上,并求出小球落到斜面上或水平地面上时的速度大小v3
共享时间:2024-05-22 难度:1 相似度:1.33
159940. (2022•关山中学•高一下一月) 小球从距水平地面某一高度的位置以10m/s的速度水平抛出,小球抛出点与落地点之间的水平距离为10m,不计空气阻力,g=10m/s2。求:
(1)小球抛出时的高度;
(2)小球落地时的速度大小。
共享时间:2022-04-20 难度:1 相似度:1.33
160793. (2016•西工大附中•四模) 一次扑灭森林火灾的行动中,一架专用直升机载有足量的水悬停在火场上空320m高处,机身可绕旋翼轴原地旋转,机身下出水管可以从水平方向到竖直向下方向旋转90°,水流喷出速度为30m/s,不计空气阻力,取g=10m/s2.请估算能扑灭地面上火灾的面积.(结果保留3位有效数字)
共享时间:2016-04-19 难度:1 相似度:1.33

dygzwlyn

2023-07-11

高中物理 | 高二下 | 解答题

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