高三物理勻速率圓周運動有以下幾種:
1. 圓錐擺:細線的一端連著一個小球,把小球放在不光滑的圓錐形筒的頂點,使圓錐形筒的軸與小球的運動軌跡的垂直軸相重合,使圓錐形筒的軸旋轉,使小球在錐形圓周上運動。
2. 繩系衛星在圓軌道上運行,繩的拉力為零。
3. 桿系衛星在圓軌道上運行,桿對小球的彈力提供向心力。
4. 輕桿一端固定一個小球,另一端有摩擦力。在粗糙水平面上運動時,桿對球的作用力是支持力和摩擦力的合力。
以上就是高三物理勻速率圓周運動的主要內容,它們都是常見的圓周運動模型,通過這些運動,可以更好地理解和掌握圓周運動的規律和特點。
題目:一個質量為 m 的小球在豎直平面內做勻速率圓周運動,已知小球在最高點的速度為 v1,在最低點的速度為 v2。求小球在運動過程中克服重力做功的平均功率。
【分析】
小球在豎直平面內做勻速率圓周運動,在最高點和最低點時,重力做功,其他位置重力不做功。根據動能定理可求得小球在運動過程中克服重力做功的大小。再根據功率公式可求得小球在運動過程中克服重力做功的平均功率。
【解答】
設小球的半徑為 R,最高點到最低點的圓心角為 θ,則小球在運動過程中克服重力做功的大小為:
W = mgh = mgsinθ
其中,sinθ = θ/2π
又因為小球做勻速率圓周運動,所以 θ = π/2 - θ'
其中 θ' 為初末位置之間的圓心角。
所以,克服重力做功的大小為:
W = mgsinθ = mg(π/2 - θ')
設小球在運動過程中的平均速率為 v',則平均功率為:
P = W/t = mgv'
其中,t 為小球運動的時間。
根據動能定理可得:
0 = (mv12/2) - (mv22/2) + W
代入數據可得:
(mv12/2) - (mv22/2) = 10J
所以,克服重力做功的平均功率為:
P = 10mg/2 = 50W
答案:克服重力做功的平均功率為 50W。