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如图所示,装置BO′O可绕竖直轴O′O转动,可视为质点的小球A与两细线连接后分别...

如图所示,装置BO′O可绕竖直轴O′O转动,可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点,装置静止时细线AB水平,细线AC与竖直方向的夹角θ=37°。已知小球的质量m=1 kg,细线AC长l=1m,B点距C点的水平和竖直距离相等。(重力加速度g取10 m/s2,sin 37°=,cos 37°=)

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(1)若装置匀速转动的角速度为ω1时,细线AB上的张力为0而细线AC与竖直方向的夹角仍为37°,求角速度ω1的大小;

(2)若装置匀速转动的角速度ω2满分5 manfen5.comrad/s,求细线AC与竖直方向的夹角。

 

(1) rad/s ;(2)53° 【解析】 试题分析:(1)当细线AB上的张力为0时,小球的重力和细线AC张力的合力提供小球圆周运动的向心力, 有: mgtan 37°=mω12lsin 37° 解得: rad/s (2)当 rad/s> rad/s时,小球应该向左上方摆起,假设细线AB上的张力仍然为0则: mgtan θ′=mω22lsin θ′ 解得:cos θ′= θ′=53° 因为B点距C点的水平和竖直距离相等,所以,当θ′=53°时,细线AB恰好竖直,=tan 53° 说明细线AB此时的张力恰好为0,故此时细线AC与竖直方向的夹角为53°。 考点:向心力 【名师点睛】本题主要考查了向心力及应用。属于难度较大的题。本题的重点在于分析清楚向心力的来源,根据受力分析,判断各种情况下的临界条件,结合牛顿运动定律、圆周运动规律来分析求解。本题还涉及到圆锥摆的问题。  
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考点分析:
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如图是利用传送带装运煤块的示意图.其中传送带足够长,倾角θ=37°,煤块与传送 带间的动摩擦因数μ=0.8,传送带的主动轮和从动轮半径相等,主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度H=1.8 m,与运煤车车厢中心的水平距离x=1.2 m.现在传送带底端由静止释放一些煤块(可视为质点),煤块在传送带的作用下先做匀加速直线运动,后与传送带一起做匀速运动,到达主动轮时随轮一起匀速转动.要使煤块在轮的最高点水平抛出并落在车厢中心,取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:

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(1)传送带匀速运动的速度v及主动轮和从动轮的半径R;

(2)煤块在传送带上由静止开始加速至与传送带速度相同所经过的时间t.

 

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如图所示,在倾角为θ的粗糙斜面上,一个质量为m的物体被水平力F推着静止于斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,且μ<tan θ,求力F的取值范围。

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在竖直的井底,将一物块以11 m/s的速度竖直地向上抛出,物块冲过井口时被人接住,在被人接住前1 s内物块的位移是4 m,位移方向向上,不计空气阻力,g取10 m/s2,求:

(1)物块从抛出到被人接住所经历的时间;

(2)此竖直井的深度。

 

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现用频闪照相方法来研究物块的变速运动。在一小物块沿斜面向下运动的过程中,用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示。拍摄时频闪频率是10 Hz;通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为x1、x2、x3、x4。已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s。数据如下表所示。重力加速度大小g=9.80 m/s2

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单位:cm

x1

x2

x3

x4

h

s

10.76

15.05

19.34

23.65

48.00

80.00

根据表中数据,完成下列填空:

(1)物块的加速度a=________m/s2(保留3位有效数字)。

(2)因为________,可知斜面是粗糙的。

 

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为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动,用如图所示的装置进行实验。小锤打击弹性金属片,A球水平抛出,同时B球被松开,自由下落。关于该实验,下列说法中正确的有

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A.两球的质量应相等

B.两球应同时落地

C.应改变装置的高度,多次实验

D.实验不能说明A球在水平方向上做匀速直线运动

 

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