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专注:心无旁骛,万事可破
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专注:心无旁骛,万事可破
6.4专题:竖直面内的圆周运动及圆周运动的临界问题
一、基础篇
1.如图所示,可视为质点的木块A、B叠放在一起,放在水平转台上随转台一起绕固定转轴OO′匀速转动,木块A、B与转轴OO′的距离为1m,A的质量为5kg,B的质量为10kg。已知A与B间的动摩擦因数为0.2,B与转台间的动摩擦因数为0.3,若木块A、B与转台始终保持相对静止,则转台角速度ω的最大值为(最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2)()
A.1rad/s B.eq\r(2)rad/s
C.eq\r(3)rad/s D.3rad/s
2.如图所示,内壁光滑的竖直圆桶绕中心轴做匀速圆周运动,一物块用细绳系着,绳的另一端系于圆桶上表面圆心,且物块贴着圆桶内表面随圆桶一起转动,则()
A.绳的拉力可能为零
B.桶对物块的弹力不可能为零
C.若它们以更大的角速度一起转动,绳的张力一定增大
D.若它们以更大的角速度一起转动,绳的张力仍保持不变
3.如图所示,杂技演员在表演节目时,用细绳系着的盛水的杯子可以在竖直平面内做圆周运动,甚至当杯子运动到最高点时杯里的水也不会流出来。下列说法中正确的是()
A.在最高点时,水对杯底一定有压力
B.在最高点时,盛水杯子的速度可能为零
C.在最低点时,细绳对杯子的拉力充当向心力
D.在最低点时,杯和水受到的拉力大于重力
4.如图所示,轻杆一端固定一质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动,以下说法正确的是()
A.小球过最高点时,杆对球的弹力不可能等于零
B.小球过最高点时,速度至少为eq\r(gR)
C.小球过最高点时,杆对球的作用力可以与球所受重力方向相反,此时重力一定不小于杆对球的作用力
D.小球过最高点时,杆对球的作用力一定与小球所受重力方向相反
5.[多选]如图所示,A是用轻绳连接的小球,B是用轻杆连接的小球,两球都在竖直面内做圆周运动,且绳、杆长度L相等。忽略空气阻力,下面说法中正确的是()
A.A球通过圆周最高点的最小速度是eq\r(gL)
B.B球通过圆周最高点的最小速度为零
C.B球到最低点时处于超重状态
D.A球在运动过程中所受的合外力的方向总是指向圆心
6.半径为R的光滑半圆球固定在水平面上,如图所示。顶部有一物体A,现给它一个水平初速度v0=eq\r(gR),则物体将()
A.沿球面下滑至M点
B.沿球面下滑至某一点N,便离开球面做斜下抛运动
C.按半径大于R的新的圆弧轨道做圆周运动
D.立即离开半圆球做平抛运动
7.[多选]质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的B点和A点,如图所示,绳b在水平方向伸直时长为l,绳a与水平方向成θ角,当轻杆绕轴AB以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是()
A.a绳张力不可能为零
B.a绳的张力随角速度的增大而增大
C.当角速度ωeq\r(\f(g,ltanθ))时,b绳将出现张力
D.若b绳突然被剪断,则a绳的张力一定发生变化
8.如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体A和B,它们与圆盘间的动摩擦因数相同,当圆盘转速加快到两个物体刚要发生滑动时,烧断细线,两个物体的运动情况是()
A.两物体沿切线方向滑动
B.两物体沿半径方向滑动,离圆盘圆心越来越远
C.两物体仍随圆盘一起做圆周运动,不发生滑动
D.物体A仍随圆盘一起做匀速圆周运动,物体B发生滑动,离圆盘圆心越来越远
9.某人将一个蒸笼屉握在手中,并在内侧边缘放置一个装有水的杯子,抡起手臂让蒸笼屉连同水杯在竖直面内一起转动起来,水却没有洒出来。如图所示,已知蒸笼屉的半径为15cm,人手臂的长度为60cm,杯子的质量m1=0.3kg,杯中水的质量m2=0.2kg,转动时可认为圆心在人的肩膀处,不考虑水杯的大小,g取10m/s2。
(1)若要保证在最高点水不流出来,求水杯通过最高点的最小速率v0;
(2)若在最高点水杯的速率为v1=4m/s,求此时水对杯底的压力。
10.如图所示,用一根长为l=1m的细线,一端系一质量为m=1kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=37°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为FT。(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,结果
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