组卷网 > 高中物理综合库 > 力学 > 曲线运动 > 圆周运动 > 生活中的圆周运动 > 水平方向的圆周运动 > 圆锥摆问题
题型:综合题 难度:0.65 引用次数:131 题号:22655775
二、游乐场
周末两位同学来到游乐场,在游玩过程中观察游乐设施中蕴含的物理原理。
1.首先他们到达了第一个装置——旋转木马。在转台上有两匹小马A、B,若A的旋转半径小于B的旋转半径,下列说法正确的有(  )

A.小马A、B的线速度相同
B.小马A、B的周期相同
C.小马A、B的向心加速度相同
D.小马A、B的转速相同
2.接着两位学生又来到了与旋转木马相似的“旋转飞椅”这一装置前。观察到,由于悬挂座椅的绳索可以绕悬挂点自由转动,所以当整个装置匀速旋转时,绳索与竖直方向保持一定的夹角,如果测得这个夹角,则可以求出(  )

A.绳索受到的拉力B.人对座椅的压力
C.座椅和人的速度D.座椅和人的加速度
3.后来两位学生来到了蹦极装置前,观察蹦极运动过程,做以下简化(如图甲):忽略空气阻力,将游客视为质点,他的运动始终沿竖直方向。弹性绳的一端固定在O点,另一端和游客相连。请判断游客从O点开始下落到最低点的过程中机械能是否守恒并说明理由:____________

4.最后两位学生来到了游乐场最惊险刺激的游玩项目:过山车的面前。其中一位同学观察到,如图1所示,游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会掉下来。于是把这种情形抽象为如图2所示的模型:弧形轨道的下端与半径为R的竖直圆轨道相接,BC分别为圆轨道的最低点和最高点。质量为m的小球(可视为质点)从弧形轨道上距离地面高度为hA点由静止滚下,到达B点时的速度为,且恰好能通过C点。已知AB间的高度差为hg为重力加速度。求:
(1)小球运动到B点时,轨道对小球的支持力F的大小;
(2)小球通过C点时的速率;
(3)小球从A点运动到C点的过程中,克服摩擦力做的功W

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综合题 | 适中 (0.65)
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【推荐1】圆周运动也是一种常见的运动形式,我们可以采用自然坐标系对圆周运动进行研究,径向方向的合外力提供圆周运动的向心力,产生向心加速度,这样一个加速度不断改变速度的方向,而切向方向的外力产生切向加速度,这个加速度可以改变速度大小,请利用我们学过的圆周运动的知识,回答以下问题:
1.如图所示,有一皮带传动装置, ABC三点到各自转轴的距离分别为,已知,若在传动过程中,皮带不打滑.则(       

A.B点与C点的线速度大小之比为B.B点与C点的角速度大小之比为
C.B点与C点的向心加速度大小之比为D.B点与C点的周期之比为
2.如图是德国物理学家史特恩设计的最早测定气体分子速率的示意图。M、N是两个共轴圆筒的横截面,外筒N的半径为R,内筒的半径比R小得多,可忽略不计。筒的两端封闭,两筒之间抽成真空,两筒以相同角速度绕其中心轴线匀速转动。M筒开有与转轴平行的狭缝S,且不断沿半径方向向外射出速率分别为的分子,分子到达N筒后被吸附,如果R保持不变,取某合适值,则以下结论中正确的是(        )

A.当时(n为正整数),分子落在不同的狭条上
B.当时(n为正整数),分子落在同一个狭条上
C.只要时间足够长,N筒上到处都落有分子
D.分子不可能落在N筒上某两处且与S平行的狭条上
3.图甲是汽车通过凸形桥时的情景,图乙是汽车急转弯时的情景。若已知图甲中凸形桥圆弧半径为R;图乙中转弯圆弧半径也为R,路面外侧高内侧低,倾角为;重力加速度为g,则以下说法正确的是(       

A.图甲中汽车通过桥顶时,速度越大,汽车对桥面的压力越大
B.图甲中如果车速,才会出现“飞车现象”
C.图乙中即使车速,车辆也可能不会向内侧滑动
D.图乙中只要车速,车辆便会向外侧滑动
4.如图1所示是“DIS向心力实验器”,当质量为的砝码随旋转臂一起在水平面内做圆周运动时,所需的向心力可通过牵引杆由力传感器测得;旋转臂另一端的挡光杆每经过光电门一次,通过力传感器和光电门就同时获得一组向心力F和挡光时间的数据。

(1)用尺测得挡光杆的宽度为,某次旋转过程中挡光杆的旋转半径为,经过光电门时的挡光时间为,则角速度_________
(2)保持挡光杆的旋转半径不变,以F为纵坐标,以为横坐标,可在坐标纸中描出数据点作一条直线。作出的直线如图2所示,由此可得砝码做圆周运动的半径为___________m(结果保留2位有效数字)。
5.动画片《熊出没》中有这样一个情节:某天熊大和熊二中了光头强设计的陷阱,被挂在了树上(如图甲),聪明的熊大想出了一个办法,让自己和熊二荡起来使绳断裂从而得救,其过程可简化如图乙所示,设悬点为O,离地高度为,两熊可视为质点且总质量为m,绳长为且保持不变,绳子能承受的最大张力为,不计一切阻力,重力加速度为g,求:
(1)设熊大和熊二刚好在向右摆到最低点时绳子刚好断裂,则他们的落地点离O点的水平距离为多少;
(2)改变绳长,且两熊仍然在向右到最低点绳子刚好断裂,则绳长为多长时,他们的落地点离O点的水平距离最大,最大为多少:
(3)若绳长改为L,两熊在水平面内做圆锥摆运动,如图丙,且两熊做圆锥摆运动时绳子刚好断裂,则他们落地点离O点的水平距离为多少。

2024-01-17更新 | 375次组卷
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