以下是高一物理圆周运动的一些试题:
1. 质量为2kg的物体,在半径为20cm的圆形轨道上转动,在下列情况中,物体做匀速圆周运动的是( )
A. 转速为3rad/s B. 加速度大小为2N C. 角速度为2rad/s D. 切向拉力大小为5N
2. 如图所示,小球在竖直平面内做圆周运动,到达最高点时的速度为v,则( )
A. 小球在最高点时,小球一定受到向下的摩擦力
B. 小球在最高点时,小球可能不受摩擦力作用
C. 当v增大时,小球所需的向心力增大
D. 当v增大时,小球所需的向心力减小
3. 如图所示,小球在竖直平面内做圆周运动,到达最高点时的最小速度为v_{1},最小拉力为F_{1};到达最低点时的最大速度为v_{2},最大拉力为F_{2}。则下列判断正确的是( )
A. v_{1}一定大于v_{0} B. F_{2}一定大于F_{1} C. F_{1}一定小于mg D. F_{2}可能等于mg
4. 如图所示,小球在竖直平面内做圆周运动,到达最高点时恰好通过最高点时的速度为v_{0},则小球在最高点时( )
A. 一定受重力、支持力和向心力的作用
B. 一定受重力、拉力和向心力的作用
C. 可能不受重力作用
D. 可能不受拉力作用
5. 如图所示,小球在竖直平面内做圆周运动,到达最高点时恰好通过最高点时的速度为v_{0},则小球在最高点时( )
A. 一定受重力、支持力和向心力的作用
B. 一定受重力、拉力和向心力的作用
C. 可能不受重力作用
D. 可能不受拉力作用
6. 一质量为m的小球自高度H处由静止释放后与地面碰撞过程无机械能损失。在从释放到碰撞地面的过程中,下列说法正确的是( )
A. 小球动量守恒
B. 小球机械能守恒
C. 小球速度先增大后减小
D. 小球对地面的压力大小始终等于mg
7. 一质量为m的小球套在光滑的水平杆上,杆的另一端固定一个质量也为m的小球。现将它们由静止释放,当两球相遇时速度恰好相等。下列说法正确的是( )
A. 两球相遇时速度大小为√2gH
B. 两球相遇时速度大小为gH
C. 两球相遇时动能损失了mgH
D. 两球相遇时动能损失了mg(H+h)
8. 一质量为m的小球套在光滑的水平杆上,杆的另一端固定一个质量也为m的小球。现将它们由静止释放,当两球之间的距离恰好等于杆长时,两球的瞬时速度大小为v。则下列说法正确的是( )
A. 两球的瞬时速度方向相反
B. 两球的瞬时速度大小为v
C. 两球之间的距离保持不变
D. 两球之间的距离不断减小
以上题目都是关于高一物理圆周运动的试题,涵盖了转速、摩擦力、向心力、动能损失等多个知识点。
题目:一个质量为m的小球,在长为L的细线的牵引下,在竖直平面内做圆周运动。已知细线的最大拉力为T=4mg,求小球在最高点的速度。
答案:
根据向心力公式,我们有:
$F_{向心力} = m \cdot v^{2} / r$
其中,$F_{向心力}$是向心力,$m$是小球的质量,$v$是小球在最高点的速度,$r$是圆的半径。
当小球在最高点时,小球受到两个力:重力和绳子的拉力。这两个力的合力提供向心力。
根据题目中的条件,我们可以得到:
$T - mg = m \cdot v^{2} / r$
其中,$T$是绳子的最大拉力,$mg$是小球在最高点时的重力,$v^{2}$是最高点时的速度的平方,$r$是圆的半径。
将这个方程代入到另一个方程中,我们得到:
$v = \sqrt{T - mg \cdot r}$
由于题目中已知的最大拉力为$T = 4mg$,我们可以通过这个值来求解速度。
解这个方程得到:
$v = \sqrt{4mg \cdot r - mg \cdot r} = \sqrt{3mg \cdot r}$
所以,小球在最高点的速度为$\sqrt{3mg \cdot r}$。