- 向心力
- 共7577题
一半径为
圆盘可绕通过圆盘中心O且垂直于盘面的竖直轴转动,圆盘距地面的竖直高度为2R,距圆盘中心R处放一小木块,它与圆盘之间相对静止且随圆盘一起做匀速圆周运动,已知木块与圆盘之间的动摩擦因数为
.设木块与圆盘间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.
(1)求圆盘转动的最大角速度;
(2)若圆盘以最大角速度转动,某时刻圆盘突然停止转动,小木块离开圆盘最后落到地面.求木块离开圆盘时的速度大小及落地点与圆盘中心O的水平距离.
正确答案
解:(1)当小木块受到的静摩擦力达到最大时,角速度最大,根据向心力公式得:
μmg=mω2R
解得:ω=
(2)停止转动后,小木块先沿切线方向做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律得:
a=
根据
其中s=
得:
综上述四式得:v=
离开圆盘后做平抛运动,平抛运动的时间为:t=
水平射程为:x=vt=R
根据几何关系,距O点的水平距离为:x′=
答:(1)圆盘转动的最大角速度为;
(2)木块离开圆盘时的速度大小为,落地点与圆盘中心O的水平距离为
.
解析
解:(1)当小木块受到的静摩擦力达到最大时,角速度最大,根据向心力公式得:
μmg=mω2R
解得:ω=
(2)停止转动后,小木块先沿切线方向做匀减速直线运动,根据牛顿第二定律得:
a=
根据
其中s=
得:
综上述四式得:v=
离开圆盘后做平抛运动,平抛运动的时间为:t=
水平射程为:x=vt=R
根据几何关系,距O点的水平距离为:x′=
答:(1)圆盘转动的最大角速度为;
(2)木块离开圆盘时的速度大小为,落地点与圆盘中心O的水平距离为
.
如图所示足够大的倾角为θ的光滑斜面固定放置,在其上有一固定点O,O点连接一长为L的细线,细线的另一端连接一可以看做质点的小球.原来小球处于静止状态,现给小球一与细线垂直的初速度v0,使小球能在斜面内做完整的圆周运动,则v0的最小值为( )
正确答案
解析
解:在最高点,有;mgsin,解得v=
,
根据动能定理得,,解得
.故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
在高速公路的拐弯处,路面要修建的外高内低,即当车向右拐弯时,司机左侧的路面比右侧的应高一些.路面与水平面的夹角为θ,设拐弯路段是外半径为R的圆弧,要使车速为v时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零,则θ应等于______.
正确答案
arctan
解析
解:摩擦力等于零,说明重力与支持力的合力完全提供向心力,重力、支持力的合力为:F=mgtanθ
向心力为:F向=
则有:F=F向
解得:tanθ=
所以:θ=arctan.
故答案为:arctan.
(2015秋•株洲校级月考)如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒,其轴线垂直于水平面,圆锥筒固定在水平地面不动.有两个质量均为m的小球A和小球B紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动,小球B所在的高度为小球A所在的高度一半.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、两球均贴着圆筒的内壁,在水平面内做匀速圆周运动,由重力和筒壁的支持力的合力提供向心力,如图所示.
由图可知,筒壁对两球的支持力均为,支持力大小之比为1:1,故A错误.
B、对任意一球,运用牛顿第二定律得:mgcotθ=ma,得 a=gcotθ,可得A、B的加速度的大小之比为1:1,故B正确.
C、由mgcotθ=mω2r得:ω=,小球A、B的轨道半径之比为2:1,则角速度之比为1:
,故C错误.
D、球的线速度:mgcotθ=m,得 v=
,A、B的线速度之比为
:1;故D正确.
故选:BD
如图,两个质量相等的小球分别被两根长度不同的细绳悬于等高的悬点,现将细绳拉至水平后由静止释放小球,当两小球通过最低点时,下述说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据动能定理得:mgL=mv2,解得:v=
,因为L不等,所以速度不等,故A错误;
B、根据v=rω,角速度为:ω==
,因为L不等,所以速度不等,故B错误;
C、根据a=,解得:a=2g,所以两球加速度相等,故C正确;
D、根据T-mg=ma,解得:T=3mg;即两个球通过最低点时细线的拉力均为3mg,故D正确;
故选:CD.
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