15.如圖所示,一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩的上端固定,下端栓一質(zhì)量為m的小球,給小球一個(gè)初速度使它在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).若繩與豎直方向的夾角為α,試分析小球所受向心力大小及其線(xiàn)速度.

分析 向心力是根據(jù)效果命名的力,可以是幾個(gè)力的合力,也可以是某個(gè)力的分力,對(duì)物體受力分析時(shí)不能把向心力作為一個(gè)力分析,擺球只受重力和拉力作用;擺球做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力是重力沿水平方向指向圓心的分力提供的,可以根據(jù)牛頓第二定律和向心力列式求出向心力和線(xiàn)速度.

解答 解:小球只受重力和繩的拉力作用,二者合力沿水平方向指向圓心,提供向心力;
根據(jù)幾何關(guān)系可知:向心力大小為:Fn=mgtanα;
小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為:r=Lsinα,
則由牛頓第二定律得:
mgtanα=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,
解得:v=$\sqrt{gLsinα•tanα}$
答:球所受向心力大小是mgtanα,其線(xiàn)速度是$\sqrt{gLsinα•tanα}$.

點(diǎn)評(píng) 該題為圓錐擺模型,對(duì)于向心力,要知道它是效果力,它由某一個(gè)力充當(dāng),或幾個(gè)力的合力提供,它不是性質(zhì)的力,分析物體受力時(shí)不能分析向心力.同時(shí),還要清楚向心力的不同的表達(dá)式.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

8.在做“研究平拋運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí),讓小球多次沿同一軌道運(yùn)動(dòng),通過(guò)描點(diǎn)法畫(huà)小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.
(1)為了能較準(zhǔn)確地描繪運(yùn)動(dòng)軌跡,下面列出了一些操作要求,將你認(rèn)為正確的選項(xiàng)前面的字母填在橫線(xiàn)上AC.
A.通過(guò)調(diào)節(jié)使斜槽的末端保持水平
B.每次釋放小球的位置可以不同
C.每次必須由靜止釋放小球
D.記錄小球位置用的鉛筆每次必須嚴(yán)格地等距離下降
(2)作出平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡后,為算出其初速度,實(shí)驗(yàn)中需測(cè)量的數(shù)據(jù)有小球從原點(diǎn)到某時(shí)刻的水平位移x和小球從原點(diǎn)到某時(shí)刻的豎直位移y.其初速度的表達(dá)式為v0=$x\sqrt{\frac{g}{2y}}$.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

6.將一薄鋼條的下端固定,如圖所示,分別用不同的力推它F1=F3=F4>F2,使其發(fā)生A、B、C、D各圖中所示的形變,則(  )
A.對(duì)比圖A和B說(shuō)明力的作用效果與力的大小有關(guān)
B.對(duì)比圖B和D說(shuō)明力的作用效果與力的作用點(diǎn)有關(guān)
C.對(duì)比圖A和D說(shuō)明力的作用效果與力的大小有關(guān)
D.對(duì)比圖C和D只說(shuō)明力的作用效果與力的方向有關(guān)

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

3.A、D分別是斜面的頂端、底端,B、C是斜面上的兩個(gè)點(diǎn),AB=BC=CD,E點(diǎn)在D點(diǎn)的正上方,與A等高.從E點(diǎn)以不同的水平速度拋出質(zhì)量相等的兩個(gè)小球,球1落在B點(diǎn),球2落在C點(diǎn),兩球從拋出到落在斜面上的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的說(shuō)法正確的是(  )
A.球1和球2動(dòng)能增加量之比為1:2
B.球1和球2運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小之比為1:2
C.球1和球2拋出時(shí)初速度大小之比為2:1
D.球1和球2運(yùn)動(dòng)的時(shí)間之比為1:2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

10.如圖所示,長(zhǎng)2m的木板AB靜止在粗糙水平地面上,C為其中點(diǎn).木板上表面AC部分光滑,CB部分粗糙,下表面與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1=0.1.木板右端靜止放置一個(gè)小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),它與木板CB部分的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2=0.2.已知木板和小物塊的質(zhì)量均為2kg,重力加速度g取10m/s2.現(xiàn)對(duì)木板施加一個(gè)水平向右的恒力F.
(1)為使小物塊與木板保持相對(duì)靜止,求恒力的最大值Fm;
(2)當(dāng)F=20N時(shí),求小物塊經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間滑到木板中點(diǎn)C.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

20.如圖是交流發(fā)電機(jī)模型示意圖.在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T的勻速磁場(chǎng)中,單匝的矩形線(xiàn)圈繞垂直于磁感線(xiàn)的軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),線(xiàn)圈的兩端通過(guò)滑環(huán)、電刷與R=8Ω的電阻形成閉合電路.已知線(xiàn)圈電阻r=2Ω,ab長(zhǎng)度L1=20m,bc長(zhǎng)度L2=10cm,當(dāng)線(xiàn)圈以=100πrad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),求:
(1)線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Eω;
(2)從線(xiàn)圈處于圖示位置(中性面)開(kāi)始計(jì)時(shí),寫(xiě)出線(xiàn)圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值的表達(dá)式;
(3)電路中電流表的示數(shù).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

7.如圖所示,水面下有一光源S,它發(fā)出的光由兩個(gè)單一頻率的光組成.現(xiàn)有它發(fā)出的一束光線(xiàn)在水面上的A點(diǎn)發(fā)生折射,分成a、b兩束光,其中b(填“a”或“b”)光頻率較高;如果逐漸增大入射光的入射角.b(填“a”或“b”)光先發(fā)生全反射;在干涉實(shí)驗(yàn)中,a、b兩束光分別通過(guò)兩個(gè)相同的干涉裝置,a光的條紋間距大于(填“大于”、“小于”或“等于”)b光的條紋間距.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

4.用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng).實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示,已知單縫與雙縫間的距離L1=100mm,雙縫與屏的距離L2=600mm,單縫寬d1=0.10mm,雙縫間距d2=0.20mm.用測(cè)量頭來(lái)測(cè)量光屏上干涉亮條紋到中心的距離.測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成,轉(zhuǎn)動(dòng)手輪,使分劃板左右移動(dòng),讓分劃板的中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)屏上亮紋的中心,(如圖2所示),記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)為0.640mm,轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)第7條亮紋的中心(如圖3所示)記下此時(shí)手輪上的讀數(shù)10.295mm.由此可以計(jì)算出這次實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的單色光的波長(zhǎng)5.4×10-7m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)在本實(shí)驗(yàn)中如果增大雙縫與屏的距離則光屏上得到的條紋間距增大(填增大、減小或不變).

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

5.一質(zhì)量m=0.1kg的物塊放在水平圓盤(pán)上,木塊與圓盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,木塊與圓盤(pán)中心用勁度系數(shù)k=5N/m的彈簧相連,彈簧原長(zhǎng)L0=5cm,要使木塊與圓盤(pán)保持相對(duì)靜止,則以下兩種情況下圓盤(pán)的角速度大小范圍:
(1)木塊放在距圓盤(pán)中心r1=5cm處;
(2)彈簧形變量△x=2cm時(shí).(彈簧彈性限度內(nèi))

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