题目:一质量为m的质点,系在绳的一端,在水平面内做半径为r的匀速圆周运动,求:
(1)物体运动的向心力的大小和方向;
(2)物体运动的角速度大小和周期;
(3)若物体运动的角速度为2π/3,则物体的线速度和周期各是多少?
答案:
(1)物体运动的向心力的大小为$F = mfrac{v^{2}}{r}$,方向指向圆心。
(2)物体运动的角速度大小为$omega = frac{2pi}{T}$,周期为$T = frac{2pi r}{v}$。
(3)当物体运动的角速度为$frac{2pi}{3}$时,物体的线速度为$v = frac{v_{0}}{sqrt{3}}$,周期为$T = frac{T_{0}}{sqrt{3}}$。
相关例题:一个质量为m的小球,系在绳的一端,在竖直平面内做半径为R的圆周运动,已知小球在最高点时绳子的拉力恰好为零,求:
(1)小球在最低点时绳子的拉力大小;
(2)小球在最低点的速度大小;
(3)若小球运动到最低点时绳子突然断开,则小球落地点与抛出点的水平距离是多少?
答案:(1)绳子断开前,小球做圆周运动,由牛顿第二定律得$F_{N} - mg = mfrac{v^{2}}{R}$,解得$F_{N} = 6mg$;绳子断开后,小球做平抛运动,则有$F_{T} - mg = mfrac{v^{2}}{R}$,解得$F_{T} = 7mg$;(2)小球在最低点的速度大小为$v = sqrt{gR}$;(3)小球落地点与抛出点的水平距离为$x = frac{1}{2}gt^{2} = frac{R}{2}$。
题目:
一个质量为$m$的物体,在平行于斜面向上的恒力F作用下,从斜面底端沿光滑斜面向上运动,到达斜面上的某点A时,其动能恰好为零。如果该物体由A点静止释放,则它到达斜面顶端时的动能是多大?
答案:
在第一种情况下,物体受到恒力F和摩擦力作用,做匀减速运动,到达A点时动能恰好为零。而在第二种情况下,物体只受重力作用,做初速度为零的匀加速运动。因此,到达顶端时的动能应为原来的$4$倍。
解题过程:
首先,根据动能定理,可以列出两个过程中的动能表达式:
在第一种情况下:$Fh - fh = 0$
在第二种情况下:$mgh = E_{k}$
其中,$h$为斜面长度,$F$、$f$、$g$分别为恒力、摩擦力和重力加速度。
由于两种情况下的运动性质不同(一个是匀减速,一个是初速度为零的匀加速),所以需要分别求解。
在第一种情况下,物体做匀减速运动,到达A点时速度恰好为零。因此,有:$F = f = a cdot s$
其中,$a$为加速度,$s$为沿斜面向上的位移。将此式代入第一个方程式,得到:$Fh = 4mgh$
将此结果代入第二个方程式中,得到:$E_{k} = 4mgh$
所以,物体到达斜面顶端时的动能是原来的$4$倍。
抱歉,无法提供高二物理每日一题的答案和相关例题常见问题,建议咨询学校老师或参考学校发放的物理教材。