练习册

  • 练习册
  • 试题
    精英家教网 > 高中物理 > 题目详情
    2．如图所示，质量为m的小球置于内壁光滑的正方体盒子中，盒子的边长略大于球的直径．某同学拿着该盒子在竖直平面内沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动，问：
    （1）要使盒子在最高点时盒子与小球之间刚好无作用力，则该盒子做匀速圆周运动的周期为多少？
    （2）若盒子以第（1）问中周期的$\frac{1}{2}$做匀速圆周运动，则当盒子运动到图示与O点位于同一水平面位置时，小球对盒子的哪些面有作用力，作用力为多大？（已知重力加速度为g）

    分析 （1）在最高点，核子与小球之间无作用力，可知靠重力提供向心力，结合牛顿第二定律求出线速度，从而得出盒子做匀速圆周运动的周期．
    （2）当盒子运动到图示与O点位于同一水平面位置时，竖直方向上合力为零，水平方向合力提供向心力，结合牛顿第二定律进行求解．

    解答 解：（1）设盒子的运动周期为T0，依题意，小球在最高点仅受重力作用．据牛顿运动定律得：
    $mg=m\frac{{v}^{2}}{R}$    ①
    又$v=\frac{2πR}{{T}_{0}}$     ②
    解①②两式得：${T}_{0}=2π\sqrt{\frac{R}{g}}$．
    （2）设此时盒子的周期为T，则此时小球的向心加速度为：
    ${a}_{n}=\frac{4{π}^{2}}{{T}^{2}}R$          ④
    由第一问知：$g=\frac{4{π}^{2}}{{{T}_{0}}^{2}}R$     ⑤
    依题意知$T=\frac{{T}_{0}}{2}$，联立④⑤两式得：an=4g    ⑥
    设小球受盒子右侧面的作用力为F，受下侧面的作用力为N，根据牛顿运动定律知：
    在水平方向上：F=man     即 F=4mg    ⑦
    在竖直方向上：N-mg=0  即 N=mg    ⑧
    所以小球对盒子的右侧面和下侧面有作用力，作用力大小分别为4mg和mg．
    答：（1）该盒子做匀速圆周运动的周期为$2π\sqrt{\frac{R}{g}}$；
    （2）小球对盒子的右侧面和下侧面有作用力，作用力大小分别为4mg和mg．

    点评 解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，知道最高点作用力为零时，靠重力提供向心力．

    练习册系列答案
    年级 高中课程 年级 初中课程
    高一 高一免费课程推荐！ 初一 初一免费课程推荐！
    高二 高二免费课程推荐！ 初二 初二免费课程推荐！
    高三 高三免费课程推荐！ 初三 初三免费课程推荐！
    相关习题

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    12．已知双星系统中两颗恒星绕它们连线上的某一固定点分别做匀速圆周运动，周期均为T，两颗恒星之间的距离为L，双星系统的总质量为：$\frac{4{π}^{2}{L}^{3}}{G{T}^{2}}$．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    13．人造地球卫星在运行中，由于受到稀薄大气的阻力作用，其运动轨道半径会逐渐减小，在此过程中，以下说法中正确的是（　　）
    A．卫星的速率将增大B．卫星的周期将增大
    C．卫星的向心加速度将增大D．卫星的角速度将减小

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    10．要使两物体间的万有引力减小到原来的$\frac{1}{4}$，下列办法不可采用的是（　　）
    A．使物体的质量各减小一半，距离不变
    B．使其中一个物体的质量减小到原来的$\frac{1}{4}$，距离不变
    C．使两物体间的距离增为原来的4倍，质量不变
    D．使两物体间的距离和质量都减为原来的$\frac{1}{4}$

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    17．如图所示为一质量为M的球形物体，密度均匀，半径为R，在距球心为2R处有一质量为m的质点，若将球体挖去一个半径为$\frac{R}{2}$的小球（两球心和质点在同一直线上，且挖去的球的球心在原来球心和质点连线之间，两球表面相切），则：
    （1）球体挖去部分的质量是多大？
    （2）剩余部分对质点的万有引力的大小是多少？

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：填空题

    7．在与x轴平行的匀强电场中，场强为E=1.0×106V/M，一带电量q=1.0×10-8，质量为2.5×10-3kg的物体在粗糙水平面上沿着x轴做匀速直线运动，其位移与时间的关系是s=5-2t，问从开始运动到5s末物体所经过的路程为10m，位移为-10m．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：解答题

    6．如图所示，高为L的斜轨道AB、CD与水平面的夹角均为45°，它们分别与竖直平面的圆弧形光滑轨道相切于B，D两点，圆弧的半径也为L，质量为m的小滑块从A点由静止滑下后，经CD轨道返回，在CD上到达的最高点离D点的竖直高度为$\frac{L}{4}$，再次冲上AB轨道至速度为零时，相对于BD面的高度为$\frac{L}{5}$，已知滑块与AB轨道间的动摩擦因数为μ1=0.5，重力加速度为g，求：

    （1）滑块第一次经过圆轨道最低点时对轨道的压力F；
    （2）滑块与CD面间的动摩擦因数μ2；
    （3）经过足够长时间，滑块在两斜面上滑动的路程之和s．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：选择题

    3．如图所示，有理想边界的直角三角形区域abc内部存在着两个方向相反的垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度为B，e是斜边ac上的中点，be是两个匀强磁场的理想分界线．现以b点为原点O，沿直角边bc作x轴，让在纸面内与abc形状完全相同的金属线框ABC的BC边处在x轴上，t=0时导线框C点恰好位于原点0的位置，让ABC沿x轴正方向以恒定的速度v穿过磁场，现规定能产生顺时针方向的电流所对应的感应电动势为正，在下列四个E-x图象中，正确的是（图象中的E0=$\sqrt{3}$BLV）（　　）
    A．B．C．D．

    查看答案和解析>>

    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    4．2013年6月11日17时38分，中国载人飞船“神舟十号”点火升空．中国宇航员聂海胜、张晓光、王亚平搭乘“神舟十号”出征太空，奔向“天宫一号”．飞行期间先后与“天宫一号”进行一次自动交会对接和一次航天员手控交会对接．2013年6月26日8时07分，“神舟十号”返回舱安全着陆，飞行任务取得圆满成功．以下说法正确的是（　　）
    A．神舟十号在升空过程中，燃料不断燃烧，机械能减小
    B．三名宇航员在加速启动过程中处于超重状态，对座椅的压力很大
    C．神舟十号圆周运动的运行速度小于7.9km/s
    D．神舟十号无需变轨即能实现和天宫一号对接

    查看答案和解析>>

    同步练习册答案