- 向心力
- 共7577题
如图所示,一个小球在竖直环内至少能做(n+1)次完整的圆周运动,当它第(n-1)次经过环的最低点时速度大小为7m/s,第n次经过环的最低点时的速度大小为5m/s,则小球第(n+1)次经过环的最低点时的速度v的大小一定满足( )
正确答案
解析
解:小球从第N-2次通过最低点到N-1次通过最低点的过程中,消耗的机械能为:mv2N-1-
mv2N-2=
m(49-25)=12m;
它从第N-1次通过最低点到N次通过最低点的过程中,因为速度减小,需要的向心力减小,所以与圆环间的压力减小,因此消耗的机械能将小于12m
因此第N次通过最低点时的动能:E>×25m-12m=
m
所以:V>1m/s;
故选D.
某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验,所用器材有:玩具小车,压力式托盘秤,凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m)
完成下列填空:
(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的示数为1.00kg
(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为______kg.
(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧,此过程中托盘秤的最大示数为m,
多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如表所示:
(4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为______N,小车通过最低点时的速度大小为______m/s(重力加速度大小取9.8m/s2,计算结果保留2位有效数字)
正确答案
解:(2)根据量程为10kg,最小分度为0.1kg,注意估读到最小分度的下一位,为1.40kg;
(4)根据表格知最低点小车和凹形桥模拟器对秤的最大压力平均值为:
Fm=N=m桥g+FN
解得:FN=7.9N
根据牛顿运动定律知:FN-m0g=m0,
代入数据解得:v=1.4m/s
故答案为:(2)1.40,(4)7.9,1.4.
解析
解:(2)根据量程为10kg,最小分度为0.1kg,注意估读到最小分度的下一位,为1.40kg;
(4)根据表格知最低点小车和凹形桥模拟器对秤的最大压力平均值为:
Fm=N=m桥g+FN
解得:FN=7.9N
根据牛顿运动定律知:FN-m0g=m0,
代入数据解得:v=1.4m/s
故答案为:(2)1.40,(4)7.9,1.4.
如图所示,长为L的轻杆两端各连一个质量均为m的小球(半径可以忽略不计),以它们的中点为轴,在竖直平面内做匀速圆周运动,转动周期为T=2π
.
求:它们通过竖直位置时,上、下两球分别受到杆的作用力,并说明是支持力还是拉力.
正确答案
解:在最高点时,假设杆的作用力向下,根据向心力公式得:
解得:T1=mg-mg=-
负号表示与假设方向相反,故为支持力
在最低点,根据向心力公式得:
解得:,方向向上,是拉力
答:它们通过竖直位置时,A球受到杆的作用力为,是支持力,B球受到杆的作用力为1.5mg,是拉力.
解析
解:在最高点时,假设杆的作用力向下,根据向心力公式得:
解得:T1=mg-mg=-
负号表示与假设方向相反,故为支持力
在最低点,根据向心力公式得:
解得:,方向向上,是拉力
答:它们通过竖直位置时,A球受到杆的作用力为,是支持力,B球受到杆的作用力为1.5mg,是拉力.
轻杆长L=60cm,一端固定于转轴O,另一端系一质量为m=0.5kg的小球,使小球在竖直平面内做圆周运动,重力加速度g=10m/s2,求:
(1)若小球在最低点速率v=5m/s时,小球对杆的作用力;
(2)若小球刚好能做圆周运动,在最高点的速度为多大;
(3)若小球经过最高点时受杆的作用力向上,则通过最高点的速率的范围.
正确答案
解:(1)当最低点速度为v=5m/s时,根据牛顿第二定律得,
F-mg=m,
解得F=25.8N,
根据牛顿第三定律得小球对杆的作用力大小是25.8N,方向向下.
(2)小球刚好能做圆周运动,在最高点的速度为0.
(3)当v==
m/s,重力完全提供向心力,杆的作用力为零,
v>m/s,F向>mg,杆的作用力方向向下,
v<m/s,F向<mg,杆的作用力方向向上,
所以若小球经过最高点时受杆的作用力向上,则通过最高点的速率的范围是v<m/s.
答:(1)若小球在最低点速率v=5m/s时,小球对杆的作用力大小是25.8N,方向向下;
(2)若小球刚好能做圆周运动,在最高点的速度为0;
(3)若小球经过最高点时受杆的作用力向上,则通过最高点的速率的范围是v<m/s.
解析
解:(1)当最低点速度为v=5m/s时,根据牛顿第二定律得,
F-mg=m,
解得F=25.8N,
根据牛顿第三定律得小球对杆的作用力大小是25.8N,方向向下.
(2)小球刚好能做圆周运动,在最高点的速度为0.
(3)当v==
m/s,重力完全提供向心力,杆的作用力为零,
v>m/s,F向>mg,杆的作用力方向向下,
v<m/s,F向<mg,杆的作用力方向向上,
所以若小球经过最高点时受杆的作用力向上,则通过最高点的速率的范围是v<m/s.
答:(1)若小球在最低点速率v=5m/s时,小球对杆的作用力大小是25.8N,方向向下;
(2)若小球刚好能做圆周运动,在最高点的速度为0;
(3)若小球经过最高点时受杆的作用力向上,则通过最高点的速率的范围是v<m/s.
在电视上有一个“勇往直前”的节目,参加者要连续成功过几道障碍,先到达终点者获胜,其中有一种旋转障碍,要求参加者站在旋转的圆盘上,把球投人箱子里,假设参加者与圆盘间的动摩擦因数为0.6,圆盘以0.3r/s的转速匀速转动,则参加者站在离阅盘的圆心多远的地方才能随圆盘一起转动?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2,π2=10)
正确答案
解:圆盘的角速度为:ω=2πn=2π×0.3=0.6πrad/s
当参加者所受的静摩擦力达到最大时,根据牛顿第二定律得:
μmg=mrω2;
则得 r==
=
≈1.67m
答:参加者站在离阅盘的圆心1.67m之内的地方才能随圆盘一起转动.
解析
解:圆盘的角速度为:ω=2πn=2π×0.3=0.6πrad/s
当参加者所受的静摩擦力达到最大时,根据牛顿第二定律得:
μmg=mrω2;
则得 r==
=
≈1.67m
答:参加者站在离阅盘的圆心1.67m之内的地方才能随圆盘一起转动.
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