13.某游乐设施如图5611所示,由细圆管弯成的半圆形轨道APB和直轨道BC组合在一起固定在水平桌面上(圆半径比细管内径大得多),轨道内壁光滑.已知APB部分的半径R=0.8 m,BC段长L=1.6 m.弹射装置将一质量m=0.2 kg的小球(可视为质点)以水平初速度v0从A点弹入轨道,小球从C点离开轨道水平抛出,落地点D与C点的水平距离为s=1.6 m,桌子的高度h=0.8 m,不计空气阻力,g取10 m/s2.求:
(1)小球水平初速度v0的大小;
(2)小球在半圆形轨道中运动时的角速度ω以及从A点运动到C点的时间t;
(3)小球在半圆形轨道中运动时细圆管对小球的作用力F的大小.
答案:
1.AB 2.A
3.AC [解析] 物体在水平面内做匀速圆周运动,水平方向的合力提供其做圆周运动的向心力,而竖直方向的合力为0.物体受到了重力、筒壁对它的弹力以及筒壁对它的摩擦力3个力的作用,向心力自于筒壁对它的弹力.
4.C [解析] 小球受到竖直向下的重力和垂直于漏斗壁向上的支持力,两者的合力提供小球做匀速圆周运动的向心力,选项C正确.
5.C [解析] 土豆做匀速圆周运动,所受的合力提供向心力,即Fn=mω2R,除了重力外,该土豆只受到其他土豆对它的作用力,故F=,选项C正确.
6.B [解析] 物体A要跟B一起做匀速圆周运动,向心力由B对A的指向圆心的摩擦力提供,根据牛顿第三定律,A对B的摩擦力背离圆心,而B要做匀速圆周运动,向心力由圆盘对B的摩擦力与A对B的摩擦力的合力提供,故圆盘对B的摩擦力指向圆心,B正确,A错误;向心力不是物体实际受到的力,C、D错误.
7.B [解析] 如图所示,小球A和B紧贴着内壁分别在水平面内做匀速圆周运动,A和B的质量相同,小球A和B所受筒壁的支持力相同,所受的合力也相同,即它们做圆周运动时的向心力是相同的,由F=m可知,由于A球运动的半径大于B球运动的半径,故A球的线速度大于B球的线速度,A错误;由F=mω2r可知,A球的角速度小于B球的角速度,B正确;由T=可知,A球的运动周期大于B球的运动周期,C错误;由牛顿第三定律可知,A球对筒壁的压力等于B球对筒壁的压力,D错误.
8.D [解析] 物体滑到半球形金属球壳最低点时,速度大小为v,半径为R,则向心