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题型:简答题
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简答题

如图所示,一辆质量为1000kg的汽车静止在一座半径为5m的圆弧形拱桥顶部(g=10m/s2),求:

(1)此时汽车对圆弧形拱桥的压力是多大;

(2)汽车在最高点对拱形桥的压力为车重的一半时汽车的速度.

正确答案

解:(1)汽车静止,受力平衡,有:F=mg=1000×10=1×104N,

根据牛顿第三定律知,汽车对圆弧拱形桥的压力为1×104N.

(2)汽车受到的重力和支持力的合力提供向心力,由牛顿第二定律,有:mg-FN=

代入数据解得:v=5m/s.

答:(1)汽车对圆弧拱桥的压力为1×104N.

(2)汽车在最高点对拱形桥的压力为车重的一半时汽车的速度为5m/s.

解析

解:(1)汽车静止,受力平衡,有:F=mg=1000×10=1×104N,

根据牛顿第三定律知,汽车对圆弧拱形桥的压力为1×104N.

(2)汽车受到的重力和支持力的合力提供向心力,由牛顿第二定律,有:mg-FN=

代入数据解得:v=5m/s.

答:(1)汽车对圆弧拱桥的压力为1×104N.

(2)汽车在最高点对拱形桥的压力为车重的一半时汽车的速度为5m/s.

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题型:简答题
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简答题

一根轻杆长为L,两端各固定一个质量为m的小球A和B,当轻杆绕着中点的轴O在竖直平面内匀速转动时,其转动周期T=4π,求轻杆转动到竖直位置的瞬间.

(1)A和B对杆施加的各是什么力?其大小各是多少?

(2)轻杆对轴O的作用力多大?方向如何?

正确答案

解:(1)设杆对球均施加拉力,则

对A:(负号表示A受的是支持力)

根据牛顿第三定律知,A对杆施加的是竖直向下的压力,大小为

对B:

根据牛顿第三定律知,B对杆施加的是竖直向下的拉力,大小为

(2)对杆,由力的平衡条件知,轴O对杆有竖直向上的支持力:

根据牛顿第三定律知,杆对轴O施加的是竖直向下的压力,大小为2mg;

答:(1)A对杆施加的是的支持力,B对杆施加的各是的压力;

(2)轻杆对轴O的作用力为2mg,竖直向下.

解析

解:(1)设杆对球均施加拉力,则

对A:(负号表示A受的是支持力)

根据牛顿第三定律知,A对杆施加的是竖直向下的压力,大小为

对B:

根据牛顿第三定律知,B对杆施加的是竖直向下的拉力,大小为

(2)对杆,由力的平衡条件知,轴O对杆有竖直向上的支持力:

根据牛顿第三定律知,杆对轴O施加的是竖直向下的压力,大小为2mg;

答:(1)A对杆施加的是的支持力,B对杆施加的各是的压力;

(2)轻杆对轴O的作用力为2mg,竖直向下.

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题型:简答题
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简答题

物体做圆周运动时所需的向心力F由物体运动情况决定,合力提供的向心力F由物体受力情况决定.若某时刻F=F,则物体能做圆周运动;若F>F,物体将做离心运动;若F<F,物体将做近心运动.现有一根长L=1m的刚性轻绳,其一端固定于O点,另一端系着质量m=0.5kg的小球(可视为质点),将小球提至O点正上方的A点处,此时绳刚好伸直且无张力,如图所示.不计空气阻力,g取10m/s2,则:

(1)为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在A点至少应施加给小球多大的水平速度?

(2)在小球以速度v1=4m/s水平抛出的瞬间,绳中的张力为多少?

(3)在小球以速度v2=2m/s水平抛出的瞬间,绳中若有张力,求其大小;若无张力,试求绳子再次伸直时所经历的时间.

正确答案

解:(1)要使小球在竖直面内能够做完整的圆周运动,在最高点时至少应该是重力作为所需要的向心力,

所以 由 mg=

v0=m/s

(2)因为v1>V0,故绳中有张力,

由牛顿第二定律得,

T-mg=

代入数据解得,绳中的张力为T=3N,

(3)因为v2<V0,故绳中没有张力,小球将做平抛运动,如图所示

水平方向:x=v2t

竖直方向:y=gt2

L2=(y-L)2+x2

解得:t=

答:(1)为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在A点至少应施加给小球的水平速度;

(2)在小球以速度v1=4m/s水平抛出的瞬间,绳中的张力为3N;

(3)在小球以速度v2=2m/s水平抛出的瞬间,绳中无张力,绳子再次伸直时所经历的时间为

解析

解:(1)要使小球在竖直面内能够做完整的圆周运动,在最高点时至少应该是重力作为所需要的向心力,

所以 由 mg=

v0=m/s

(2)因为v1>V0,故绳中有张力,

由牛顿第二定律得,

T-mg=

代入数据解得,绳中的张力为T=3N,

(3)因为v2<V0,故绳中没有张力,小球将做平抛运动,如图所示

水平方向:x=v2t

竖直方向:y=gt2

L2=(y-L)2+x2

解得:t=

答:(1)为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在A点至少应施加给小球的水平速度;

(2)在小球以速度v1=4m/s水平抛出的瞬间,绳中的张力为3N;

(3)在小球以速度v2=2m/s水平抛出的瞬间,绳中无张力,绳子再次伸直时所经历的时间为

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,当汽车通过拱形桥顶点的速度为15ms时,尺对桥顶的压力为车重的,如果桥面粗糙,要是汽车在桥顶所受摩擦力为零,则汽车通过桥顶的速度至少应为

(  )

A20m/s

B40m/s

C30m/s

D35m/s

正确答案

C

解析

解:根据牛顿第二定律得,,则

解得R=

当摩擦力为零,支持力为零,根据mg=得,

故选:C.

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题型:简答题
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简答题

某人为了测定一个凹形桥的半径,在乘汽车通过凹桥最低点时,他注意到车上的速度计示数为108km/h,悬挂2kg砝码的弹簧秤的示数为25N,则桥的半径为多大?(g取10m/s2

正确答案

解:以砝码为研究对象,在凹形桥的最低点时由重力和弹簧的拉力的合力提供向心力,则有:

F-mg=m

由题意有:F=25N,v=108km/h=30m/s,m=2kg

则得:R==m=360m

答:凹行桥的半径为360m

解析

解:以砝码为研究对象,在凹形桥的最低点时由重力和弹簧的拉力的合力提供向心力,则有:

F-mg=m

由题意有:F=25N,v=108km/h=30m/s,m=2kg

则得:R==m=360m

答:凹行桥的半径为360m

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