2019高考物理最后冲刺增分小题狂练: 12 Word版含解析.pdf

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1、小题狂练 12 圆周运动的规律及应用 小题狂练 小题是基础 练小题 提分快 12019湖南省永州市祁阳一中检测如图为学员驾驶汽车在水 平面上绕 O 点做匀速圆周运动的俯视示意图, 已知质量为 60 kg 的学 员在 A 点位置,质量为 70 kg 的教练员在 B 点位置,A 点的转弯半径 为5.0 m, B点的转弯半径为4.0 m, 学员和教练员(均可视为质点)( ) A运动周期之比为 5:4 B运动线速度大小之比为 1:1 C向心加速度大小之比为 4:5 D受到的合力大小之比为 15:14 答案:D 解析:学员和教练员做圆周运动的角速度相等,根据 T知, 2 周期相等,故 A 错误 ; 根据

2、 vr,学员和教练员做圆周运动的半径 之比为 5:4,则学员和教练员做圆周运动的线速度之比为 5:4, 故 B 错误 : 根据 ar2,学员和教练员做圆周运动的半径之比为 5 : 4, 则学员和教练员做圆周运动的向心加速度大小之比为 5: 4, 故 C 错误 ; 根据 Fma,学员和教练员做圆周运动的向心加速度大小之比 为 5:4,质量之比为 6:7,则学员和教练员受到的合力大小之比 为 15:14,故 D 正确 2 2019福建省三明一中摸底半径为1 m的水平圆盘绕过圆心O 的竖直轴匀速转动, A 为圆盘边缘上一点, 在 O 点的正上方将一个可 视为质点的小球以 4 m/s 的速度水平抛出时

3、,半径 OA 方向恰好与该 初速度的方向相同, 如图所示, 若小球与圆盘只碰一次, 且落在 A 点, 则圆盘转动的角速度大小可能是( ) A2 rad/s B4 rad/s C6 rad/s D8 rad/s 答案:D 解析 : 小球平抛运动的时间为 t s0.25 s,小球做平抛运 R v0 1 4 动的时间和圆盘转动n圈的时间相等,则有tnTn,解得,n 2 2n t 1,2,3,.当 n1 时,8 rad/s; 当 n2 时,16 rad/s,随着 n 的增大,角速度在增大,故角速度最小为 8 rad/s,故 D 正确 32019河北省邯郸市曲周一中调研如图所示,长 0.5 m 的轻 质

4、细杆一端 O 处有光滑的固定转动轴,另一端固定有一个质量为 3 kg 的小球,当杆绕 O 在竖直平面内做圆周运动,小球通过最高点时 的速率为 2 m/s,则此时轻杆的受力情况是(取 g10 m/s2)( ) A受 54 N 的拉力 B受 24 N 的拉力 C受 6 N 的压力 D受 6 N 的拉力 答案:C 解析:杆带着小球在竖直平面内做圆周运动,在最高点,杆可能 表现为拉力,也可能表现为推力,取决于速度的大小,在最低点,杆 只能表现为拉力,设在最高点杆表现为拉力,则有 Fmgm,代 v2 R 入数据得,F6 N,则杆表现为推力,大小为 6 N,所以小球对杆 表现为压力,大小为 6 N,故 C

5、 正确 42019云南民族大学附中模拟如图所示,一根细线下端拴一 个金属小球 P,细线的上端固定在金属块 Q 上,Q 放在带小孔的水平 桌面上小球在某一水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆)现使小球改 到一个更高的水平面上做匀速圆周运动(图上未画出), 金属块 Q 两次 都保持在桌面上静止则后一种情况与原来相比较,下列说法错误的 是( ) AQ 受到桌面的支持力不变 BQ 受到桌面的静摩擦力变大 C小球 P 运动的周期变大 D小球 P 运动的角速度变大 答案:C 解析:设细线与竖直方向的夹角为 ,细线的拉力大小为 T,细 线的长度为 L.P 做匀速圆周运动时, 由重力和细线的拉力的合力提供 向心力,

6、则有:T;mgtanm2Lsin;Q 受到重力、细线的 mg cos 拉力和桌面的支持力、 摩擦力的作用, 在竖直方向上 : MgTcosFN; 联立可得:FNMgmg,和小球的高度、细线与竖直方向之间的夹 角都无关,保持不变故 A 正确对 Q,由平衡条件知,Q 受到桌 面的静摩擦力 fmgtan,则 变大时,Q 受到桌面的静摩擦力变大, 故 B 正确由 mgtanm2Lsin,得角速度 ,使小球改 g Lcos 到一个更高的水平面上做匀速圆周运动时, 增大,cos 减小,角速 度增大根据 T可知,小球运动的周期将减小D 正确,C 错 2 误此题选择错误的选项,故选 C. 52019河南省南阳

7、一中测试(多选)如图甲所示,用一轻质绳 拴着一质量为 m 的小球,在竖直平面内做圆周运动(不计一切阻力), 小球运动到最高点时绳对小球的拉力为 T,小球在最高点的速度大小 为 v,其 Tv2图象如图乙所示,则( ) A当地的重力加速度为 a m B轻质绳长为bm a C小球在最低点受到的最小拉力为 5a D若把轻绳换成轻杆,则从最高点由静止转过 90的过程中杆 始终对小球产生支持力 答案:AB 解析:在最高点时,绳对小球的拉力和重力的合力提供向心力, 则得 : mgTm,得 : T v2mg,由图象知,T0 时,v2b, v2 L m L 图象的斜率 k , 则得 : , 得绳长 L; 当 v

8、20 时, Ta, a b m L a b mb a 由得:amg,得 g ,故 A、B 正确;只要 v2b,绳子的拉力 a m 大于 0, 根据牛顿第二定律得, 最高点 : T1mgm, 最低点 : T2 v2 1 L mgm,从最高点到最低点的过程中,根据机械能守恒定律得: v2 2 L mv mv 2mgL,联立解得:T2T16mg,即小球在最 1 2 2 2 1 2 2 1 低点和最高点时绳的拉力差均为 6a,故 C 错误;若把轻绳换成轻杆, 则从最高点由静止转过 90的过程中开始时杆对小球的作用力为支持 力;当转过 90时,小球的向心力必定由杆的拉力提供,所以可知, 小球从最高点由静

9、止转过 90的过程中,杆对小球的作用力先是支持 力,然后是拉力,故 D 错误 62019广东省惠州调研(多选)如图所示,在匀速转动的水平 圆盘上, 沿半径方向放着用细绳相连的质量均为m的两个物体A和B, 它们分居圆心两侧,与圆心距离分别为 RAr,RB2r,与盘间的动 摩擦因数 相同,当圆盘转速缓慢加快到两物体刚好要发生滑动时, 最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则下列说法正确的是( ) A此时绳子张力为 3mg B此时 A 所受摩擦力方向沿半径指向圆内 C此时圆盘的角速度为 2g r D此时烧断绳子,A 仍相对盘静止,B 将做离心运动 答案:AC 解析 : 两物体 A 和 B 随着圆盘转动时,合外

10、力提供向心力,B 的 半径比 A 的半径大,所以 B 所需向心力大,绳子拉力相等,所以当 圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时,B 的最大静摩擦力方向 指向圆心,A 的最大静摩擦力方向指向圆外,根据牛顿第二定律得 : T mgm2r; Tmgm22r; 解得 : T3mg, , 故 A、 C 2g r 正确,B 错误烧断绳子瞬间 A 物体所需的向心力为 2mg,A 的最 大静摩擦力不足以提供向心力, 则 A 做离心运动, D 错误, 故选 A、 C. 72019四川省成都外国语学校模拟如图,一块足够大的光滑 平板放置在水平面上, 能绕水平固定轴 MN 调节其与水平面所成的夹 角板上一根长为

11、L0.60 m 的轻细绳,它的一端系住一质量为 m 的 小球 P,另一端固定在板上的 O 点当平板的倾角为 时,先将轻绳 平行于水平轴 MN 拉直, 第一次给小球一初速度使小球恰能在板上做 完整的圆周运动,小球在最高点的速度大小为 m/s,若要使小球3 在最高点时绳子的拉力大小恰与重力大小相等, 则小球在最高点的速 度大小为(取重力加速度 g10 m/s2)( ) A. m/s B2 m/s6 C3 m/s D2 m/s3 答案:C 解析:小球在斜面上运动时受绳子拉力、斜面弹力、重力在垂 直斜面方向上合力为 0,重力在沿斜面方向的分量为 mgsin,若恰好 通过最高点时绳子拉力 T0, 此时

12、mgsinm, 代入数据得 : sin v2 L ,若要使小球在最高点时绳子的拉力大小恰与重力大小相等,小球 1 2 在最高点时, 由绳子的拉力和重力分力的合力提供向心力, Tmgsin m,代入数据得:v3 m/s,故 C 正确 v2 L 82019重庆一中模拟如图,半径为 R 的半球形陶罐固定在可 以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过容器球心 O 的竖直线 重合,转台以一定角速度 匀速旋转有两个质量均为 m 的小物块 落入陶罐内,经过一段时间后,两小物块都随陶罐一起绕过球心,O 的竖直轴转动且相对罐壁静止,两物块和球心 O 的连线相互垂直, 且 A 物块和球心 O 的连线与竖直方向的夹

13、角 60,已知重力加速 度大小为 g,若 A 物块受到的摩擦力恰好为零,则 B 物块受到的摩擦 力大小为( ) A.mg B.mg 31 2 31 4 C.mg D.mg 33 6 323 6 答案:A 解析:当 A 所受摩擦力恰为零时,A 和球心的连线与竖直方向的 夹角为 60,根据牛顿第二定律得 mgtan60mr2,rRsin60,此 时 B 有沿罐壁向上滑的趋势,摩擦力沿罐壁切线向下,竖直方向上 Ncos30fsin30mg0,水平方向上 Nsin30fcos30mr2, rRsin30,联立解得 fmg,A 正确 31 2 9 2019河北省石家庄二中模拟(多选)2017 年 7 月

14、 23 日, 在第 13 届莫斯科航展上“俄罗斯勇士”飞行表演队完成了倒飞筋斗的动 作现将其简化成如图所示的光滑的板(飞机)和小球(飞行员),让小 球在竖直面内始终与板相对静止且做匀速圆周运动A 为圆周的最高 点,C 为最低点,B、D 与圆心 O 等高,且此时板与水平面成 角, 设小球的质量为 m,做圆周运动的半径为 R,线速度为 v,重力加速 度为 g,下列说法正确的是( ) A小球通过 C 处时向心力与小球通过 A 处的向心力大小相等 B小球在 C 处受到板的弹力比在 A 处大 5mg C在 B、D 两处板的倾角与小球的运动速度 v 应满足 tan v2 gR D小球在 B、D 两处受到板

15、的弹力为 N m2g2m 2v4 R2 答案:ACD 解析:小球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动,小球通 过 C 处时向心力与小球通过 A 处的向心力大小相等,选项 A 正确; 对小球在 A、 C 两处受力分析, 分别由圆周运动的特点得 N1mgmv 2 R ,N2mg,联立得 N2N12mg,选项 B 错误;在 B、D 两处 mv2 R 板与水平方向的夹角为 ,tan,选项 C 正确;对小球在 B、D v2 gR 两处受力分析,可得 N,选项 D 正确 m2g2m 2v4 R2 10新情景题(多选)质量为 m 的小球通过轻绳 a 和 b 与两相互 垂直的轻质木架上的A点和C点相连, 如

16、图所示, 当木架AB绕木架BC 以角速度 匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,此时轻 绳 a 竖直伸直,轻绳 b 水平伸直,轻绳 a 的长度为 La,轻绳 b 的长度 为 Lb,小球运动到图示位置时,轻绳 b 被烧断,同时木架停止转动, 已知重力加速度大小为 g,则( ) A小球仍在水平面内做匀速圆周运动 B在轻绳 b 被烧断瞬间,轻绳 a 中张力突然增大 C若 ,则木架停止转动后小球不可能做完整的圆周 5gLa Lb 运动 D若 ,则木架停止转动后小球可能做完整的圆周运 3gLa Lb 动 答案:BD 解析:小球原来在水平面内做匀速圆周运动,轻绳 b 被烧断后, 小球将在垂直于平面 A

17、BC 的竖直平面内摆动或做圆周运动,故 A 错 误 ; 轻绳 b 被烧断前,小球在竖直方向没有位移,加速度为零,轻绳 a 中张力等于小球的重力,在轻绳 b 被烧断瞬间,轻绳 a 中张力与小球 重力的合力提供小球的向心力,且向心力竖直向上,轻绳 a 的张力将 大于小球重力, 即轻绳 a 中张力突然增大, 故 B 正确 ; 轻绳 b 被烧断, 木架停止转动前瞬间,设小球运动的线速度为 v1,v1Lb,要使小 球恰能做完整的圆周运动, 则小球在最高点的速度v2必须满足mgm , 根据机械能守恒定律知 mv mg2La mv , 联立以上可求得 v2 2 La 1 2 2 1 1 2 2 2 , 即

18、时, 小球可以在垂直于平面 ABC 的竖直面内 5gLa Lb 5gLa Lb 做完整的圆周运动,C 错误,D 正确 11 2019湖南师范大学附属中学模拟如图放在水平转台上的物 体 A、B、C 正随转台一起以角速度 匀速转动,A、B、C 的质量分 别为 3m、2m、m,B 与转台、C 与转台、A 与 B 间的动摩擦因数都 为 ,B、C 离转台中心的距离分别为 r、1.5r,最大静摩擦力等于滑 动摩擦力,重力加速度为 g,以下说法正确的是( ) AB 对 A 的摩擦力有可能为 3mg BC 与转台间的摩擦力大于 A 与 B 间的摩擦力 C转台的角速度 有可能恰好等于 2g 3r D若角速度 在

19、题干所述基础上缓慢增大,A 与 B 间将最先发 生相对滑动 答案:C 解析 : 对 A、B 整体,有 : (3m2m)2r(3m2m)g,对物体 C, 有:m21.5rmg,对物体 A,有:3m2r3mg,联立解得: , 即若不发生相对滑动, 转台的角速度 , 可知 A 与 B 2g 3r 2g 3r 间的静摩擦力最大值 fm3mr23mr2mg,故 A 错误,C 正 2g 3r 确由于 A 与 C 转动的角速度相同,由摩擦力提供向心力,有 m1.5r22R 即可 D上述三个选项都不对 答案:D 解析:若小车恰好能上升到圆心等高处,则有 mgR mv ,解 1 2 2 01 得v01; 若小车

20、恰好能运动到轨道最高点C处, 则有mgm,2gR v2 R 同时有 mv 2mgR mv2,解上述两式得 v02,所以 1 2 2 02 1 2 5gR2gR m2r,M 做向心运动, 直到到达 B 点,小环 N 受到重力和圆环的支持力,在水平面内做匀 速圆周运动,合力的方向沿水平方向,设其与 ABC 半圆环圆心的连 线与竖直方向之间的夹角为 , Fnmgtanm2Rsin, 所以 2R ,当半圆环的角速度由 1变为 2后, 减小,小环 N 将向 B 点 g cos 靠近稍许,故选 A. 52019安徽六安一中月考高明同学撑一把雨伞站在水平地面 上, 伞面边缘点所围圆形的半径为 R, 现将雨伞

21、绕竖直伞杆匀速转动, 伞边缘上的水滴落到地面,落点形成一个半径为 r 的圆形,伞边缘距 离地面的高度为 h,当地重力加速度为 g,则( ) A雨滴着地时的速度大小为 2gh B雨滴着地时的速度大小为 r2R24h2 2h g C雨伞转动的角速度大小为 1 R r 2R2 g h D雨伞转动的角速度大小为 rR R g 2h 答案:B 解析 : 根据 h gt2, 解得 t, 根据几何关系得 s, 1 2 2h g r2R2 平抛运动的水平位移为 sv0t,所以 v0 , s t r2R2 2h g gr2R2 2h 下落的过程中机械能守恒,所以 mv mgh mv2,联立以上方程解 1 2 2

22、 0 1 2 得 vg;根据公式 v0R 得 ,联立得 r2R24h2 2h v0 R 1 R ,故 B 正确,A、C、D 错误 r 2R2 g 2h 62019安徽蚌埠二中模拟(多选)如图所示,在水平转台上放 置用轻绳相连的质量相同的滑块 1 和滑块 2,转台绕转轴 OO以角 速度 匀速转动过程中,轻绳始终处于水平状态,两滑块始终相对 转台静止,且与转台之间的动摩擦因数相同,滑块 1 到转轴的距离小 于滑块 2 到转轴的距离关于滑块 1 和滑块 2 受到的摩擦力 f1、f2与 角速度的二次方的关系图线,可能正确的是( ) 答案:AC 解析:两滑块的角速度相等,根据向心力公式 Fmr2,考虑到

23、 两滑块质量相同, 滑块 2 的运动半径较大, 开始时摩擦力提供向心力, 所以角速度增大时,滑块 2 先达到最大静摩擦力;继续增大角速度, 滑块 2 所受的摩擦力不变,绳子拉力增大,滑块 1 的摩擦力减小,当 滑块 1 的摩擦力减小到零后,又反向增大,当滑块 1 摩擦力达到最大 值时,再增大角速度,将发生相对滑动,故滑块 2 的摩擦力先增大达 到最大值,然后保持不变,滑块 1 的摩擦力先增大后减小,再反向增 大,故 A、C 正确 7. 2019河南豫南九校质检(多选)如图所示,甲、乙两水平圆盘紧 靠在一块,甲圆盘为主动轮,乙靠摩擦随甲转动,接触处无相对滑 动 甲圆盘与乙圆盘的半径之比r甲r乙3

24、1, 两圆盘和小物体m1、 m2 之间的动摩擦因数相同,m1距 O 点为 2r,m2距 O点为 r,当甲缓 慢转动起来且转速慢慢增加时,下列说法正确的是( ) A滑动前 m1与 m2的角速度之比 1:21:3 B滑动前 m1与 m2的向心加速度之比 a1:a22:9 C随转速慢慢增加,m1先开始滑动 D随转速慢慢增加,m2先开始滑动 答案:ABD 解析:甲、乙两圆盘边缘上的各点线速度大小相等,有 1r甲 2r乙,则得 1: 21: 3,所以小物体相对圆盘开始滑动前,m1 与 m2的角速度之比为 1:21:3,故 A 正确;小物体相对圆 盘开始滑动前, 根据a2r得, m1与m2的向心加速度之比

25、a1: a2 2r: r2:9,故 B 正确;根据 mgmr2知,小物体刚要滑 2 12 2 动时角速度为 , 可知 m1、 m2的临界角速度之比为 1:, g r 2 而甲、乙的角速度之比为 1:21: 3,可知当转速增加时,m2 先达到临界角速度,所以 m2先开始滑动,故 D 正确,C 错误 82019安徽六安一中模拟如图所示,两个可视为质点的相同 的木块 A 和 B 放在水平转盘上,两者用长为 L 的细绳连接,木块与 转盘间的最大静摩擦力均为各自重力的 k 倍,A 放在距离转轴 L 处, 整个装置能绕通过转盘中心的转轴 O1O2转动开始时,绳恰好伸直 但无弹力,现让该装置从静止开始转动,

26、使角速度缓慢增大,以下说 法不正确的是( ) A当 时,A、B 相对于转盘会滑动 2kg 3L B当 时,绳子一定有弹力 kg 2L C当 在 时,A、B 相对于转盘会滑动,故 A 正确当 B 2kg 3L 2kg 3L 所受摩擦力达到最大静摩擦力时, 绳子将要产生弹力, kmgm2L , 2 2 解得 2 ,知 时,绳子一定有弹力,故 B 正确当 kg 2L kg 2L 在 0,小球就能做完整的圆周运动4gR D只要小球能做完整的圆周运动,则小球与轨道间最大压力与 最小压力之差与 v0无关 答案:CD 解析:因为弹簧的劲度系数 k,原长 L2R,所以小球始终 mg R 会受到弹簧的弹力作用,

27、大小为 Fk(LR)kRmg,方向始终背 离圆心,无论小球在 CD 以上的哪个位置速度为零,重力在沿半径方 向上的分量都小于或等于弹簧的弹力(在 CD 以下,轨道对小球一定 有指向圆心的支持力),所以无论 v0多大,小球均不会离开圆轨道, 故 A、B 错误小球在运动过程中只有重力做功,弹簧的弹力和轨道 的支持力不做功,机械能守恒,当运动到最高点速度为零时,在最低 点的速度最小,有 mv2mgR,所以只要 v0vmin,小球就 1 2 2min 4gR 能做完整的圆周运动,故 C 正确在最低点时,设小球受到的支持 力为 N,有 NkRmgm,解得 N2mgm, v2 0 R v2 0 R 运动到

28、最高点时受到轨道的弹力最小,设为 N,设此时的速度 为 v,由机械能守恒有 mv 2mgR mv2, 1 2 2 0 1 2 此时合外力提供向心力,有 NkRmgm, v2 R 联立解得 Nm4mg, v2 0 R 得压力之差 NNN6mg,与 v0无关,故 D 正确 102019河南郴州模拟(多选)如图所示,BC 是半径为 R1 m 的竖直面内的圆弧轨道, 轨道末端 C 在圆心 O 的正下方, BOC 60,将质量为 m1 kg 的小球,从与 O 等高的 A 点水平抛出,小球 恰好从 B 点沿圆弧切线方向进入轨道,由于小球与圆弧之间有摩擦, 能够使小球从 B 到 C 做匀速圆周运动, 重力加

29、速度大小 g 取 10 m/s2, 则下列说法正确的是( ) A从 B 到 C,小球与轨道之间的动摩擦因数可能保持不变 B从 B 到 C,小球克服摩擦力做功为 5 J CA、B 两点间的距离为 m 7 12 D小球从 B 到 C 的全过程中,小球对轨道的压力不变 答案:BC 解析: 小球从 A 到 B 做平抛运动, 在 B 点, 小球速度方向偏转角 60, 则 tan60,vygt,竖直方向的位移 yRcos60 gt2,水平方向 vy vA 1 2 的位移 xvAt, 解得 x m, 则 A、 B 两点间的距离 xAB 3 3 x2y2 m,C 正确;在 B 点小球的速度大小 v m/s,

30、7 12 v2 Av2 y 2 3 30 小球从 B 到 C 做匀速圆周运动,则由能量守恒定律可知,小球克服 摩擦力做的功等于重力做的功,即 WfWGmg(RRcos60) mgR 1 2 5 J,B 正确 ; 从 B 到 C,小球对轨道的压力变大,而小球重力沿轨 道切线方向上的分力变小,小球匀速圆周运动,沿轨道切线方向受力 平衡,则所受摩擦力变小,则小球与轨道之间的动摩擦因数变小,A、 D 错误 二、非选择题 11如图所示,一小球从 A 点以某一水平向右的初速度出发,沿 水平直线轨道运动到 B 点后,进入半径 R10 cm 的光滑竖直圆形轨 道,圆形轨道间不相互重叠,即小球离开圆形轨道后可继

31、续向 C 点 运动,C 点右侧有一壕沟,C、D 两点间的竖直高度 h0.8 m,水平 距离 s1.2 m,水平轨道 AB 长为 L11 m,BC 长为 L23 m,小球 与水平轨道间的动摩擦因数 0.2,重力加速度 g 取 10 m/s2. (1)若小球恰能通过圆形轨道的最高点,求小球在 A 点的初速度 (2)若小球既能通过圆形轨道的最高点,又不掉进壕沟,求小球 在 A 点的初速度的范围 答案:(1)3 m/s (2)3 m/svA4 m/s 和 vA5 m/s 解析:(1)设小球恰能通过圆形轨道最高点的速度为 v,由牛顿第 二定律得mgm,由B到最高点,由机械能守恒定律得 mv 2mgR v

32、2 R 1 2 2 B mv2,由 A 到 B,mgL1 mv mv ,解得小球在 A 点的速度为 1 2 1 2 2 B 1 2 2 A vA3 m/s. (2)若小球刚好停在 C 处,则有mg(L1L2)0 mv ,解得 1 2 2A1 vA14 m/s. 若小球停在 BC 段,则 3 m/svA4 m/s. 若小球能通过 C 点,并恰好越过壕沟,则有 h gt2,svCt, 1 2 mg(L1L2) mv mv ,则有 vA25 m/s, 1 2 2 C 1 2 2A2 所以小球在 A 点的初速度范围为 3 m/svA4 m/s 和 vA5 m/s. 12 2019日照联合检测如图所示,

33、 M 是水平放置的半径足够大 的圆盘,绕过其圆心的竖直轴 OO匀速转动,规定经过圆心 O 且水 平向右为 x 轴正方向在 O 点正上方距盘面高为 h5 m 处有一个可 间断滴水的容器,从 t0 时刻开始,容器沿水平轨道向 x 轴正方向 做初速度为零的匀加速直线运动已知 t0 时刻滴下第一滴水,以 后每当前一滴水刚好落到盘面时再滴下一滴水(取 g10 m/s2) (1)每一滴水离开容器后经过多长时间滴落到盘面上? (2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上,圆盘的角 速度 应为多大? (3)当圆盘的角速度为 1.5 时,第二滴水与第三滴水在盘面上落 点间的距离为 2 m,求容器的加速度 a

34、. 答案:(1)1 s (2)k(k1,2,3,) (3) m/s2 473 73 解析:(1)离开容器后,每一滴水在竖直方向上做自由落体运 动则每一滴水滴落到盘面上所用时间 t 1 s 2h g (2)要使每一滴水在盘面上的落点都位于同一直线上, 则圆盘在 1 s 内转过的弧度为 k,k 为不为零的正整数 由 tk,得 k k,其中 k1,2,3 g 2h (3)第二滴水离开 O 点的距离为 x1 at2(at)t a 1 2 3 2 第三滴水离开 O 点的距离为 x2 a(2t)2(a2t)t4a 1 2 又 t1.5 即第二滴水和第三滴水分别滴落在圆盘上x轴方向及垂直x轴的 方向上,所以 x x x2 2 12 2 即 2(4a)222,解得 a m/s2 ( 3 2a) 473 73

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