- 向心力
- 共7577题
一轻杆一端固定质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直平面内作半径为R的圆周运动,如图所示,则( )
正确答案
解析
解:A、当小球在最高点恰好只有重力作为它的向心力的时候,此时球对杆没有作用力,所以A正确.
B、轻杆带着物体做圆周运动,只要物体能够到达最高点就可以了,所以速度可以为零,所以B正确.
C、小球在最高点时,如果速度恰好为,则此时恰好只有重力作为它的向心力,杆和球之间没有作用力,如果速度小于
,重力大于所需要的向心力,杆就要随球由支持力,方向与重力的方向相反,此时最大的支持力就是球在最高点的速度为零时,最大值和重力相等,所以CD错误.
故选:AB
下面的实验可以用来探究Fn=m
的正确性.细线一端固定在铁架台上,另一端悬挂一小钢球.小钢球质量m事先用天平测出(重力加速度g已知).将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使小钢球静止时刚好能够与纸面接触并正好位于圆心处.用手带动小钢球使它沿纸上某个圆周匀速转动起来.测出悬点到桌面的距离h、小钢球沿纸上某个圆周运动时该圆周的半径r(h>r).
(1)根据小钢球受力情况分析可知,做圆周运动的小球受到的合外力为F合=______;
(2)从小钢球经过圆周上某一位置时开始计时并记为小球第1次通过该位置,若在t时间内小球第n次经过该位置,则小钢球运动的线速度v=______,小钢球做圆周运动的向心力为Fn=______;
(3)有同学认为小钢球的质量m其实没有必要测量出具体的数值,因为质量m可以在运算过程中消去,你认为这种观点正确吗?答:______(只回答正确或不正确,不必叙述理由)
正确答案
解:(1)对小球受力分析如图所示,则有:
F=mgtanθ=;
(2)从小钢球经过圆周上某一位置时开始计时并记为小球第1次通过该位置,若在t时间内小球第n次经过该位置,故周期为:T=;
则小钢球运动的线速度:v==
;
小钢球做圆周运动的向心力为:Fn=mω2r=m=
;
(3)实验要验证:=
;
因为质量m可以在运算过程中消去,故小钢球的质量m其实没有必要测量出具体的数值;
故答案为:
(1);
(2),
;
(3)正确.
解析
解:(1)对小球受力分析如图所示,则有:
F=mgtanθ=;
(2)从小钢球经过圆周上某一位置时开始计时并记为小球第1次通过该位置,若在t时间内小球第n次经过该位置,故周期为:T=;
则小钢球运动的线速度:v==
;
小钢球做圆周运动的向心力为:Fn=mω2r=m=
;
(3)实验要验证:=
;
因为质量m可以在运算过程中消去,故小钢球的质量m其实没有必要测量出具体的数值;
故答案为:
(1);
(2),
;
(3)正确.
一小木块放在圆盘上,小木块m=1kg,距转轴r=4cm,圆盘转ω=10rad/s,小木块与圆盘动摩擦因数μ=0.3,设小木块受最大静摩擦力等于滑动摩擦力,小木块在该处能否处于相对静止状态?在该处处于静止的最大ω是多大?(g=10m/s2)
正确答案
解:小木块做圆周运动,静摩擦力提供向心力,
小木块所需向心力
小木块的最大静摩擦力Ff=μmg=0.3×110=3N
因为Ff<Fn,故不能处于相对静止状态;
当最大静摩擦力提供向心力时ω最大,
令,解得
,
答:小木块在该处不能处于相对静止状态,在该处处于静止的最大ω是.
解析
解:小木块做圆周运动,静摩擦力提供向心力,
小木块所需向心力
小木块的最大静摩擦力Ff=μmg=0.3×110=3N
因为Ff<Fn,故不能处于相对静止状态;
当最大静摩擦力提供向心力时ω最大,
令,解得
,
答:小木块在该处不能处于相对静止状态,在该处处于静止的最大ω是.
(2016•大连模拟)如图所示,一质量为m的小球,用长为L的细线拴住在竖直面内作完整的圆周运动,阻力不计,则小球通过最高点的速度至少为( )
正确答案
解析
解:小球在最高点的临界情况是拉力为零,靠重力提供向心力,有:mg=m,
解得v=.
故选:C.
一端系在竖直放置的半径为R的圆环顶点P,另一端系一质量为m的小球,t弹簧原长为
R.设开始时小球置于A点,弹簧处于自然状态,当小球运动到最底点时速率为υ,求向心加速度大小?
正确答案
解:小球沿圆环做圆周运动,其轨道半径等于圆环的半径R,
在最低点时,小球的向心加速度:a=;
答:当小球运动到最底点时向心加速度大小为.
解析
解:小球沿圆环做圆周运动,其轨道半径等于圆环的半径R,
在最低点时,小球的向心加速度:a=;
答:当小球运动到最底点时向心加速度大小为.
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