- 向心力
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一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动.有两个相同的小球A和B紧贴内壁分别在水平面内做匀速圆周运动,如图,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:对小球受力分析,小球受到重力和支持力,它们的合力提供向心力,如图
根据牛顿第二定律,有:F合=mgtanθ,即两球所受合力大小相同.
AB、两小球所受合力提供圆周运动向心力有知,轨道半径大的线速度大,故A正确B错误;
CD、两小球所受合力提供圆周运动向心力有mgtanθ=mrω2知,轨道半径大的角速度小,故C错误D正确.
故选:AD.
(2015秋•攸县校级期中)如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量均为m的两个物体A和B(均可看做质点),已知OA=2OB,两物体与盘面间的动摩擦因数均为μ,两物体刚好未发生滑动,此时剪断细线,假设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,重力加速度为g,则( )
正确答案
解析
解:AB、设OA=20B=2r.剪断细线前,根据牛顿第二定律得:
对A有:T+μmg=m•2rω2;
对B有:μmg-T=mrω2;
解得T=μmg. 故A错误,B正确.
CD、剪断细线后,A所受的最大静摩擦力不足以提供其做圆周运动所需要的向心力,A要发生相对滑动,离圆盘圆心越来越远,但是B所需要的向心力小于B的最大静摩擦力,所以B仍随圆盘一起做匀速圆周运动,故C错误,D正确.
故选:BD.
如图在绕竖直轴OO′做匀速转动的水平圆盘上,沿同一半径方向放着可视为质点的A、B两物体,同时用长为l的细线将这两物连接起来,一起随盘匀速转动.已知A、B两物体质量分别为mA=0.3kg和mB=0.1kg,绳长l=0.1m,A到转轴的距离r=0.2m,A、B两物体与盘面之间的最大静摩擦力均为其重力的0.4倍,g取10m/s2.
(1)若使A、B两物体相对于圆盘不发生相对滑动,求圆盘的角速度.
(2)当圆盘转速增加到A、B两物体即将开始滑动时烧断细线,则A、B两物体的运动情况如何?A物体所受摩擦力时多大?
正确答案
解:(1)当A开始滑动时,表明A与盘间的静摩擦力也已达最大,则:
对A:μmAg-FT=mω2RA
对B:FT+μmBg=mω2RB
由上面两式联解得:此时圆盘的角速度为:
ω=rad/s
则:当ω≤rad/s时,A、B两物体相对于圆盘不发生相对滑动.
(2)烧断细线,A与盘间静摩擦力减小,继续随盘做半径为RA=20cm的圆周运动.
此时f=mAω2RA,
解得:f=0.3×
而B由于最大静摩擦力不足以提供向心力而做离心运动.
答:(1)若使A、B两物体相对于圆盘不发生相对滑动,圆盘的角速度ω≤rad/s.
(2)当圆盘转速增加到A、B两物体即将开始滑动时烧断细线,则A继续做圆周运动,B做离心运动,A物体所受摩擦力为1.07N.
解析
解:(1)当A开始滑动时,表明A与盘间的静摩擦力也已达最大,则:
对A:μmAg-FT=mω2RA
对B:FT+μmBg=mω2RB
由上面两式联解得:此时圆盘的角速度为:
ω=rad/s
则:当ω≤rad/s时,A、B两物体相对于圆盘不发生相对滑动.
(2)烧断细线,A与盘间静摩擦力减小,继续随盘做半径为RA=20cm的圆周运动.
此时f=mAω2RA,
解得:f=0.3×
而B由于最大静摩擦力不足以提供向心力而做离心运动.
答:(1)若使A、B两物体相对于圆盘不发生相对滑动,圆盘的角速度ω≤rad/s.
(2)当圆盘转速增加到A、B两物体即将开始滑动时烧断细线,则A继续做圆周运动,B做离心运动,A物体所受摩擦力为1.07N.
如图所示,两个质量不同的小球用长度不等的细线系在同一点,并在同一水平面内做匀速圆周运动,则一定相同的物理量是( )
正确答案
解析
解:A、对其中一个小球受力分析,如图,小球受重力,绳子的拉力,由于小球做匀速圆周运动,故由合力提供向心力;
将重力与拉力合成,合力指向圆心,由几何关系得,合力为:F=mgtanθ…①;
由向心力公式得到:F=mω2r…②;
设球与悬点间的高度差为h,由几何关系,得轨道半径为:r=htanθ…③;
由①②③三式得:ω=,与绳子的长度和轨道半径无关,则角速度相等,由T=
知,周期相同,故A正确;
B、由v=wr,知两球轨道半径不等,则线速度大小不等,故B错误;
C、由a=ω2r,两球轨道半径不等,向心加速度不同,故C错误;
D、绳中拉力为 T=,θ不同,则T不同,故D错误.
故选:A
如图所示,长为R的轻绳,上端固定在O点,下端连一小球.小球接近地面,处于静止状态.现给小球一沿水平方向的初速度v0=
,小球开始做圆周运动,则小球到达最高点时的速度大小为______;若小球到达最高点时绳突然断开,小球水平抛出,落地点与O点的水平距离s=______.
正确答案
2
4R
解析
解:(1)根据机械能守恒定律有:
解得:v=2
(2)小球离开最高点后做平抛运动,则有
2R=
解得:t=
水平距离s=vt=4R
故答案为:2;4R
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