质点在以某点为圆心半径为r的圆周上运动,即质点运动时其轨迹是圆周的运动叫“圆周运动”。它是一种最常见的曲线运动。例如电动机转子、车轮、皮带轮等都作圆周运动。
如图所示,在竖直平面内有一光滑圆形轨道,a为轨道最低点,c为轨道最高点,b点、d点为轨道上与圆心等高的两点,e为ab段的中点。一个质量为m的小物块在轨道内侧做圆周运动。
10. 若物块从a点运动到c点所用时间为t0,则在0.5t0时,物块在( )
A. A段 B. B点 C. C段 D. D点 E. E段
11. 若物块在a点的速度为v0,经过时间t刚好到达b点,则在该过程中轨道对物块的支持力的冲量为( )
A.
B.mgt
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C.
D.
12. 若物块质量为0.5kg,下图是物块的速度v与物块和圆心连线转过的夹角的关系图像。
(1)求轨道半径R;
(2)求时,物块克服重力做功的瞬时功率P。
【答案】10. E 11. D
12. (1)0.59m;(2)23.8W
【解析】
【10题详解】
物块从a点运动到c点过程中一直做减速运动,可知沿圆弧物块a点运动到b点的平均速率大于b点运动到c点的平均速率。若物块从a点运动到c点所用时间为t0,则在0.5t0时,物块在E段。
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故选E。
【11题详解】
根据动量定理,支持力在水平方向的冲量为
竖直方向上根据动量定理有
故该过程中轨道对物块的支持力的冲量为
故选D。
【12题详解】
(1)由图像可知,物块的初速度为6m/s,最高点位置的速度为3.5m/s。由动能定理得
解得R=0.59m
(2)由图像可知时,物块的速度为5.5m/s,则物块克服重力做功的瞬时功率
编辑:小徐