高三物理圓周問題主要包括以下幾種:
1. 繩系小球在豎直平面內的圓周運動:小球用繩系在轉軸上,在光滑圓形軌道上運動。
2. 小滑塊在圓盤上做圓周運動:小滑塊放在旋轉的圓盤上,圓盤在光滑平面上運動。
3. 圓錐擺運動:細繩系一個小球,小球在固定在豎直平面內的圓錐表面內運動。
4. 過山車問題:在光滑的水平軌道上,有一個剛性環形軌道,中間有一個光滑的小缺口,一個質量很小的物體從缺口處以一定的初速度沖入軌道,做圓周運動。
5. 單擺:單擺的小球在重力作用下,在鉛直面內做周期運動。
以上就是一些常見的圓周問題,這些問題涉及到不同的物理情景和運動模型,需要運用不同的物理規律和公式進行求解。
題目:一個質量為 m 的小球,在長為 L 的細線的牽引下,在水平面內做勻速圓周運動。如果細線的另一端系在懸點 O,且懸點 O 到圓心的距離為 r,求:
1. 小球做圓周運動的向心力和向心加速度;
2. 小球在圓周運動中最高點的最小速度;
3. 如果小球在最高點時速度為零,求此時細線的拉力。
解析:
1. 小球做圓周運動的向心力是由細線的拉力和重力的拉力共同提供的。根據向心力公式 F = mv2/r,我們可以得到向心力和向心加速度的表達式。
向心力:F = mv2/r = mw2(L/2) r = mω2r
向心加速度:a = v2/r = ω2r
2. 小球在圓周運動中最高點時,速度最小,此時細線的拉力也最小。根據牛頓第二定律,我們可以得到最小速度的表達式。
最小速度:vmin = √(gr)
答案:
1. 小球做圓周運動的向心力和向心加速度分別為 mω2r 和 a = ω2r。
2. 小球在圓周運動中最高點的最小速度為 √(gr)。
3. 此時細線的拉力為 mg。