- 向心力
- 共7577题
(2015秋•河南期末)穿过铁路的公路,常在铁路下面修建凹形路面.一凹形路面的圆弧半径为R,重力加速度为g,如图所示.一质量为m的汽车以速度v通过凹形路面最低点时对路面的压力大小为( )
正确答案
解析
解:在凹形路面的最低点,对汽车,根据牛顿第二定律得:
FN-mg=m
得:FN=mg+m
根据牛顿第三定律可知,在最低点时汽车对路面的压力大小为 mg+m
故选:D
火车转弯时,如果铁路弯道的内外轨一样高,外轨对轮缘(如图a所示)挤压的弹力F提供了火车转弯的向心力(如图b所示),但是靠这种办法得到向心力,铁轨和车轮极易受损.在修筑铁路时,弯道处的外轨会略高于内轨(如图c所示),当火车以规定的行驶速度转弯时,内、外轨均不会受到轮缘的挤压,设此时的速度大小为v,以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、火车拐弯时不侧向挤压车轮轮缘,靠重力和支持力的合力提供向心力,设转弯处斜面的倾角为θ,根据牛顿第二定律得:
mgtanθ=m
解得:R=,故A错误;
B、根据牛顿第二定律得:
mgtanθ=m
解得:v=,与质量无关,故B错误;
C、若速度大于规定速度,重力和支持力的合力不够提供,此时外轨对火车有侧压力,轮缘挤压外轨.故C正确;
D、若速度小于规定速度,重力和支持力的合力提供偏大,此时内轨对火车有侧压力,轮缘挤压内轨.故D错误.
故选:C
如图所示是一种新型高速列车,当它转弯时,车厢会自动倾斜,产生转弯需要的向心力;假设这种新型列车以360km/h的速度在水平面内转弯,弯道半径为1.5km,则质量为75kg的乘客在拐弯过程中所受到的合外力为( )
正确答案
解析
解:360km/h=100m/s,
由向心力公式得:
.故A正确,B、C、D错误.
故选:A
如图所示,长l的细绳一端系质量m的小球,另一端固定于O点,细绳所能承受拉力的最大值是7mg.现将小球拉至水平并由静止释放,又知图中O′点有一小钉,为使小球可绕O′点做竖直面内的圆周运动.试求OO′的长度d与θ角应满足的关系(设绳与小钉O′相互作用中无能量损失).
正确答案
解:设小球能绕O′点完成圆周运动,如图所示.其最高点为D,最低点为C.对于D点,依向心力公式有
F向D=m≥mg ①
其中vD为D点速度,vD可由机械能守恒定律求知,取O点为重力势能的零势能位置,则
m
=mghD=mg[dcosθ-(l-d)]②
将①式与②式联立,解之可得 d≥
另依题意细绳上能承受的最大拉力不能超过7mg,由于在最低点C,绳所受拉力最大,故应以C点为研究对象,并有
Tmax-mg=6mg≥m ③
其中vC是C点速度
可由机械能守恒定律得知:=mghC=mg[dcosθ+(l-d)]④
将③式与④式联立,解之可得 d≤
故OO′的长度d应满足的条件是:≤d≤
答:OO′的长度d应满足的条件是:≤d≤
.
解析
解:设小球能绕O′点完成圆周运动,如图所示.其最高点为D,最低点为C.对于D点,依向心力公式有
F向D=m≥mg ①
其中vD为D点速度,vD可由机械能守恒定律求知,取O点为重力势能的零势能位置,则
m
=mghD=mg[dcosθ-(l-d)]②
将①式与②式联立,解之可得 d≥
另依题意细绳上能承受的最大拉力不能超过7mg,由于在最低点C,绳所受拉力最大,故应以C点为研究对象,并有
Tmax-mg=6mg≥m ③
其中vC是C点速度
可由机械能守恒定律得知:=mghC=mg[dcosθ+(l-d)]④
将③式与④式联立,解之可得 d≤
故OO′的长度d应满足的条件是:≤d≤
答:OO′的长度d应满足的条件是:≤d≤
.
如图所示,光滑水平面上钉有两个钉子A和B,相距为20cm,用长度为1m的细绳,一端系一只质量为0.4kg的小球,另一端固定在钉子A上.开始时小球与钉子A、B均在同一直线上,然后使小球以2m/s的速度开始在水平面上做匀速圆周运动,绳子能承受的最大张力是4N,若绳子的张力大于4N则绳子将会被拉断.那么从开始到绳断所经历的时间为( )
正确答案
解析
解:当绳子力为4N时,根据向心力公式得:
F=m
解得:rn=0.4m
而小球每转半圈,长度减小20cm,小球转的半圆周数为 n==
=3
从开始到绳断所经历的时间为 t=•
+
+
=
(r1+r2+r3)=
×(1+0.8+0.6)s=1.2πs.
故选:A
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