题目内容
19.(1)小球过轨道C点时动能为多大?
(2)轨道上端的高度h多大?
(3)小球通过轨道最低点B时对轨道的压力多大?
分析 (1)小球恰能通过最高点,那么小球在最高点时应该是恰好是物体的重力作为物体的向心力,由向心力的公式可以求得此时的最小的速度和动能;
(2)再由机械能守恒可以求得离地面的高度h.
(3)小球由静止运动到最低点的过程中,由机械能守恒定律求得最低点的速度,由牛顿运动定律求解小球在通过圆轨道的最低点时对轨道的压力.
解答 解:(1)小球恰能通过最高点,即小球通过最高点时恰好不受轨道的压力,重力提供向心力.由牛顿运动定律有:
mg=$\frac{m{v}^{2}}{R}$
小球在最高点处的速度至少为:v=$\sqrt{gR}$
小球的动能:${E}_{k}=\frac{1}{2}m{v}^{2}=\frac{1}{2}mgR$
(2)小球由静止运动到最高点的过程中,只有重力做功.由机械能守恒定律得:
mgh=$\frac{1}{2}$mv2+mg•2R
联立解得:h=2.5R.
(3)小球由静止运动到最低点的过程中,由机械能守恒定律有:
mgh=$\frac{1}{2}$mv′2
小球在最低点,在重力和轨道的支持力作用下做圆周运动.由牛顿运动定律有:
N-mg=$\frac{mv{′}^{2}}{R}$
联立解得:N=6mg.
答:(1)小球过轨道C点时动能为$\frac{1}{2}mgR$.
(2)轨道上端的高度h是2.5R;
(3)小球通过轨道最低点B时对轨道的压力是6mg.
点评 本题属于圆周运动中绳的模型,在最高点时应该是重力恰好做为圆周运动的向心力,对于圆周运动中的两种模型一定要牢牢的掌握住.
练习册系列答案
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9.
向心力大小可能与物体的质量、圆周运动的半径,线速度、角速度有关,如图所示,用向心力演示器探究小球受到的向心力大小与角速度的关系时,下列做法可行的是 ( )
| A. | 在小球运动半径不等的情况下,用质量不同的钢球做实验 | |
| B. | 在小球运动半径相等的情况下,用质量相同的钢球做实验 | |
| C. | 在小球运动半径不等的情况下,用质量相同的钢球做实验 | |
| D. | 在小球运动半径相等的情况下,用质量不同的钢球做实验 |
7.
如图所示,A、B两点分别位于大小两轮O1、O2的边缘上,C点位于大轮O1半径的中点,大轮半径是小轮的2倍,它们之间靠摩擦传动,接触面不打滑.在两轮转动时,对于A、B、C三点的线速度和角速度,以下关系成立的是( )
| A. | vA:vB:vC=1:1:1 | B. | vA:vB:vC=2:2:1 | C. | ωA:ωB:ωC=1:1:2 | D. | ωA:ωB:ωC=1:2:1 |
14.
如图,在今年5月下旬中俄联合军演中,歼-20战机在南海上空结队翱翔.飞行的某段时间内飞机在高空沿一水平面内的圆弧匀速盘旋,已知飞机质量为m(忽略该段时内耗油质量),速度大小为v,圆弧的半径为R,则( )
| A. | 空气对飞机的作用力大小为m$\frac{{v}^{2}}{R}$ | |
| B. | 空气对飞机作用力大小为m$\sqrt{{g}^{2}+(\frac{{v}^{2}}{R})^{2}}$ | |
| C. | 空气对飞机竖直方向作用力大小为mg | |
| D. | 飞机的机械能保持不变 |
4.关于地球同步卫星,下列说法正确的是( )
| A. | 它的周期与地球自转周期相同,但高度和速度可以选择 | |
| B. | 它的绕行方向可以与地球自转方向相反 | |
| C. | 我国发射的同步卫星可以定点在北京上空 | |
| D. | 我国发射的同步卫星必须定点在赤道上空 |
11.一质量为m的物体放在水平面上,在水平推力F的作用下做匀速直线运动,物体与水平面间的动摩擦因数为μ,则物体所受摩擦力( )
| A. | f=μmg | B. | F | C. | f=μF | D. | f=μmg+F |
9.某质点的运动规律如图所示,下列说法中正确的是( )

| A. | 质点在第1s末加速度的方向发生变化 | |
| B. | 质点在第2s内和第3s内加速度大小相等而方向相反 | |
| C. | 质点在第3s内速度越来越大 | |
| D. | 在前7s内质点的位移为负值 |