- 向心力
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如图所示,转动的转盘上有一个质量为M=5kg的物体随转盘一起转动,物体所受的最大静摩擦力为20N,物体到转轴的距离为0.2m.试求保证物体随转盘转动而不发生离心运动,转盘转动的角速度的取值范围.
正确答案
解:当静摩擦力达到最大静摩擦力时,角速度最大,根据向心力公式得:
fm=Mωm2r
解得:ωm==
=2
rad/s
所以保证物体随转盘转动而不发生离心运动,转盘转动的角速度的取值范围为ω≤2rad/s.
答:保证物体随转盘转动而不发生离心运动,转盘转动的角速度的取值范围为ω≤2rad/s.
解析
解:当静摩擦力达到最大静摩擦力时,角速度最大,根据向心力公式得:
fm=Mωm2r
解得:ωm==
=2
rad/s
所以保证物体随转盘转动而不发生离心运动,转盘转动的角速度的取值范围为ω≤2rad/s.
答:保证物体随转盘转动而不发生离心运动,转盘转动的角速度的取值范围为ω≤2rad/s.
一根细线一端栓一小球,绕着线的另一端在竖直平面内做圆周运动,小球通过最高点时速度的最小值跟下面的哪些因素有关?( )
正确答案
解析
解:小球在最高点时最小的向心力等于重力,此时速度为最小值,由此可得:
mg=m
解得:v=.
可知,小球通过最高点时速度的最小值跟细线的长度L、重力加速度g的值有关,与其他因素无关,故AD错误,BC正确.
故选:BC.
质量为m的物体,沿半径为R的圆形轨道滑下,如图所示,当物体通过最低点B时速度为V0,已知物体和轨道间的动摩擦因数μ,则物体滑过B点时受到的摩擦力大小为______.
正确答案
μm(g+)
解析
解:物块滑到轨道最低点时,由重力和轨道的支持力提供物块的向心力,由牛顿第二定律得:
FN-mg=m
得到:FN=m(g+)
则当小物块滑到最低点时受到的摩擦力为:f=μFN=μm(g+)
故答案为:μm(g+).
如图所示,一圆盘可以绕其竖直轴在水平面内运动,圆盘半径为R,甲、乙两物体的质量分别为M和m(M>m),它们与圆盘之间的最大静摩擦力均为正压力的u倍,两物体用长为L的轻绳连在一起,L<R.若将甲物体放在转轴位置上,甲、乙连线正好沿半径方向拉直(此时轻绳的拉力为零),若圆盘的角速度缓慢增加,将两物体看作质点.则:
(1)要使轻绳的拉力为零,圆盘旋转的角速度最大不得超过多少?
(2)要使两物体与圆盘不发生相对滑动,圆盘旋转的角速度最大不得超过多少?
正确答案
解:轻绳恰好产生力的瞬间,绳子的弹力等于0,乙物体达到最大静摩擦力,此时对乙物体有:
最大静摩擦力提供向心力
mω2L=μmg
解得:ω=
当绳子的拉力等于A的最大静摩擦力时,角速度达到最大且不发生相对滑动,
有T+μmg=mLω2,T=μMg.
所以ω=
(1)要使轻绳的拉力为零,圆盘旋转的角速度最大不得超过;
(2)要使两物体与圆盘不发生相对滑动,圆盘旋转的角速度最大不得超过.
解析
解:轻绳恰好产生力的瞬间,绳子的弹力等于0,乙物体达到最大静摩擦力,此时对乙物体有:
最大静摩擦力提供向心力
mω2L=μmg
解得:ω=
当绳子的拉力等于A的最大静摩擦力时,角速度达到最大且不发生相对滑动,
有T+μmg=mLω2,T=μMg.
所以ω=
(1)要使轻绳的拉力为零,圆盘旋转的角速度最大不得超过;
(2)要使两物体与圆盘不发生相对滑动,圆盘旋转的角速度最大不得超过.
人造地球卫星做半径为r,线速度大小为v的匀速圆周运动.当其角速度变为原来的倍后,运动半径为______,线速度大小为______.
正确答案
2r
解析
解:万有引力提供向心力,得
解得:
则=2,即r′=2r
又
解得:v=
则
即v′=
故答案为:2r;
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