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物体做圆周运动时,所需的向心力F需由运动情况决定,提供的向心力F供由受力情况决定.若某时刻F需=F供,则物体能做圆周运动;若F需>F供,物体将做离心运动;若F需<F供,物体将做向心运动。现有一根长L=1m的不计伸长的轻绳,其一端固定于O点,另一端系着质量m=0.5kg的小球(可视为质点),将小球提至正上方的A 点处,此时绳刚好伸直且无张力,如图所示.不计空气阻力,g取10m/s2,则:
(1)为使小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在A点至少应施加给小球多大的水平速度?
(2)若将小球以速度v1=5m/s水平抛出的瞬间,绳中的张力为多大?
(3)若将小球以速度v2=3m/s水平抛出的瞬间,绳中若有张力,求其大小?若无张力,试求从抛出小球到绳子再次伸直时所经历的时间?
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(1)甲同学设计了如图A所示的演示实验,来研究平抛运动.两球置于同一高度,用力快速击打右侧挡板后,他观察到的现象是
(2)乙同学设计了如图B的演示实验,来研究平抛运动.轨道1安置在轨道2的正上方,两轨道的槽口均水平,且在同一竖直线上,滑道2与光滑水平板吻接.将两个质量相等的小钢球,从斜面的同一高度由静止同时释放,他观察到的现象是
(3)丙同学利用频闪照相的方法,获取了做平抛运动小球的部分照片,如图C所示.图中背景是边长为5cm的小方格,A、B、C是摄下的三个小球位置,闪光的时间间隔为0.1s.小球抛出的初速度为
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(10分)一个人用一根长1 m、最多只能承受46 N拉力的绳子,拴着一个质量为1 kg的小球,在竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离地面h=6 m,小球转动至最低点时绳子恰好断了.(g取10 m/s2)
(1)绳子断时小球运动的角速度多大?
(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离.
(12分)如图所示,BC为半径等于m竖直放置的光滑细圆管,O为细圆管的圆心,在圆管的末端C连接倾斜角为45°、动摩擦因数μ=0.6的足够长粗糙斜面,一质量为m=0.5kg的小球从O点正上方某处A点以v0水平抛出,恰好能垂直OB从B点进入细圆管,小球从进入圆管开始受到始终竖直向上的力F=5N的作用,当小球运动到圆管的末端C时作用力F立即消失,小球能平滑地冲上粗糙斜面.(g=10m/s2)求:
(1)小球从O点的正上方某处A点水平抛出的初速度v0为多少?
(2)小球在圆管中运动时对圆管的压力是多少?
(3)小球在CD斜面上运动的最大位移是多少?
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(15分)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.
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