- 向心力
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如图示,质量为m的物体以初速度6m/s从曲面上的A点下滑,运动到B点时速度仍为6m/s(B点高度低于A点).若该物体以5m/s的初速度仍由A点下滑,则物体运动到B点时的速度( )
正确答案
解析
解:物体从曲面的A点下滑过程中,重力和摩擦力做功,当物体下滑的速度减小时,在同一点物体所需要的向心力减小,轨道对物体的支持力减小,则物体对轨道的压力减小,摩擦力就减小,从A运动到B,路程相等,则物体下滑过程中克服摩擦力做功减小,重力做功相同,根据动能定理得知,动能的变化量减小,第一次下滑过程动能变化量为零,则有 mvB2-
mvA2>0,得:vB>5m/s
故选:A
如图所示,匀速转动的水平圆盘上,放有质量均为m的小物体A、B;A、B间用细线沿半径方向相连,它们到转轴距离分别为RA=20cm,RB=30cm,A、B与盘面间的最大静摩擦力均为重力的0.4倍,求:
(1)当细线上开始出现张力时,圆盘的角速度ω0;
(2)当A开始滑动时,圆盘的角速度ω;
(3)当即将滑动时,烧断细线,A、B状态如何?
正确答案
解:(1)当细线上开始出现张力时,表明B与盘间的静摩擦力已达到最大,设此时圆盘的角速度为ω0,则有
解得ω0=rad/s=3.7rad/s.
(2)当A开始滑动时,表明A与盘间的静摩擦力已达到最大,设此时圆盘的角速度为ω,线的拉力为F,
则有对A:FfAmax-F=mRAω2①
对B:FfBmax+F=mRBω2②
又有:FfAmax=FfBmax=kmg③
解以上三式,得ω=4rad/s.
(3)烧断细线,A与盘间的静摩擦力减小,继续随盘做半径为RA=20cm的圆周运动,而B由于FfBmax不足以提供必要的向心力而做离心运动.
答:(1)当细线上开始出现张力时,圆盘的角速度为3.7rad/s;
(2)当A开始滑动时,圆盘的角速度为4rad/s;
(3)当A即将滑动时,烧断细线,A继续做圆周运动,B做离心运动.
解析
解:(1)当细线上开始出现张力时,表明B与盘间的静摩擦力已达到最大,设此时圆盘的角速度为ω0,则有
解得ω0=rad/s=3.7rad/s.
(2)当A开始滑动时,表明A与盘间的静摩擦力已达到最大,设此时圆盘的角速度为ω,线的拉力为F,
则有对A:FfAmax-F=mRAω2①
对B:FfBmax+F=mRBω2②
又有:FfAmax=FfBmax=kmg③
解以上三式,得ω=4rad/s.
(3)烧断细线,A与盘间的静摩擦力减小,继续随盘做半径为RA=20cm的圆周运动,而B由于FfBmax不足以提供必要的向心力而做离心运动.
答:(1)当细线上开始出现张力时,圆盘的角速度为3.7rad/s;
(2)当A开始滑动时,圆盘的角速度为4rad/s;
(3)当A即将滑动时,烧断细线,A继续做圆周运动,B做离心运动.
如图所示,质量为1.O×103kg的汽车,行驶到一座半径为40m的圆弧形凸桥顶端时,汽车运动速度为10m/s,汽车对桥面的压力为______N.
正确答案
7.5×103
解析
解:当小车以10m/s的速度经过桥顶时,对小车受力分析,如图,小车受重力G和支持力N;
根据牛顿第二定律得:
G-N=m
解得:N=7.5×103N
根据牛顿第三定律得:它对桥顶部的压力大小为7.5×103N
故答案为:7.5×103
如图所示,一个小球用细线拴在P点,并使其在水平面内做匀速圆周运动,测得P点到圆心O的距离为h,则它的运动周期为______.
正确答案
2π
解析
解:设细线与竖直方向上的夹角为θ,小球所受的合力F合=mgtanθ
小球做圆周运动的半径r=htanθ,
根据得,T=
.
故答案为:.
如图所示,轨道ABCD的AB段为一半径R=1m的
圆形轨道,BC段为高为h=5m的竖直轨道,CD段为水平轨道.一质量为0.2kg的小球由A点运动到B点,离开B点做平抛运动,由于存在摩擦力的缘故小球在圆弧轨道上的速度大小始终为2m/s.(g取10m/s2),求:
(1)小球从A点运动到水平轨道的时间;
(2)小球到达B点时对圆形轨道的压力;
(3)如果在BCD轨道上放置一个倾角θ=45°的斜面(如图中虚线所示),那么小球离开B点后能否落到斜面上?如果能,求它第一次落在斜面上的位置.
正确答案
解:(1)小球从A到B的时间为:,
平抛运动的时间为:,
则小球从A点运动到水平轨道的时间为:t=.
(2)根据牛顿第二定律得:,
解得:N=mg+=
.
(3)水平位移为:x=vt2=2×1m=2m<5m,
根据,t=
,
则小球的水平位移为:x1=vt=2×0.4m=0.8m,
竖直方向上的位移为:,
则距离地面的高度为:y2=5-0.8m=4.2m.
答:(1)小球从A点运动到水平轨道的时间为;
(2)小球到达B点时对圆形轨道的压力为2.8N.
(3)能落到斜面上,落点与竖直轨道BC的距离为0.8m,与水平轨道CD的距离为4.2m.
解析
解:(1)小球从A到B的时间为:,
平抛运动的时间为:,
则小球从A点运动到水平轨道的时间为:t=.
(2)根据牛顿第二定律得:,
解得:N=mg+=
.
(3)水平位移为:x=vt2=2×1m=2m<5m,
根据,t=
,
则小球的水平位移为:x1=vt=2×0.4m=0.8m,
竖直方向上的位移为:,
则距离地面的高度为:y2=5-0.8m=4.2m.
答:(1)小球从A点运动到水平轨道的时间为;
(2)小球到达B点时对圆形轨道的压力为2.8N.
(3)能落到斜面上,落点与竖直轨道BC的距离为0.8m,与水平轨道CD的距离为4.2m.
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