- 向心力
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质量为3×103kg的汽车,以36km/h的速度通过圆弧半径为50m的凸形桥,到达桥最高点时,桥所受的压力为______N;如果设计为凹桥,半径仍为50m,汽车仍以36km/h的速度通过,则在最低点时,汽车对桥的压力为______N(g=10m/s2)
正确答案
2.4×104
3.6×104
解析
解:过凸形桥:G-N1=m
得N=G-m=(3×103×10-3×103×
)N=2.4×104N.
根椐牛顿第三定律,车对桥的压力大小N‘=2.4×104N.
过凹形桥时,N-G=m
得N=G+m=3.6×104N
故答案为:2.4×104 3.6×104
用长为L=0.4m的细绳栓一质量m=0.2kg的小球绕固定轴在竖直面内做圆周运动,g=10m/s2,则:
(1)小球通过最高点的最小速度;
(2)小球在最高点时,若速度为v=3m/s,则绳的拉力多大.
正确答案
解:(1)小球以最小速度通过最高点时,重力提供向心力,根据牛顿第二定律得:mg=,
解得:v=.
(2)根据牛顿第二定律得:mg+F=
解得:N=2.5N.
答:(1)小球通过最高点的最小速度为2m/s;
(2)绳的拉力为2.5N.
解析
解:(1)小球以最小速度通过最高点时,重力提供向心力,根据牛顿第二定律得:mg=,
解得:v=.
(2)根据牛顿第二定律得:mg+F=
解得:N=2.5N.
答:(1)小球通过最高点的最小速度为2m/s;
(2)绳的拉力为2.5N.
如图所示,在验证向心力公式的实验中,质量相同的钢球①、②分别放在转盘A、B上,它们到所在转盘转轴的距离之比为2:1.a、b分别是与A盘、B盘同轴的轮.a、b的轮半径之比为1:2,用皮带连接a、b两轮转动时,钢球①、②所受的向心力之比为( )
正确答案
解析
解:皮带传送,边缘上的点线速度大小相等,所以va=vb,a轮、b轮半径之比为1:2,所以由v=rω得:=
=
,共轴的点,角速度相等,两个钢球的角速度分别与共轴轮子的角速度相等,则
=
.根据向心加速度a=rω2,则知
=
.
钢球的质量相等,由F=ma得,向心力之比为
故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
(2015秋•如东县期末)如图所示,圆形水平转台可绕竖直轴OO′转动,转台边缘放置一个小物块,当转台的转速达到某一数值时,物块滑离转台做平抛运动,已知转台的半径R=1.5m,转台离水平地面的高度H=0.80m,已知物块与转台间的动摩擦因数为μ=0.60,设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g=10m/s2,求:
(1)物块恰好滑离转台平面时的速度大小v0;
(2)物块滑离转台做平抛运动的水平位移s;
(3)物块落地时速度的大小v.
正确答案
解析
解:(1)物块恰好离开转台时,由最大静摩擦力提供向心力,有:
μmg=m
解得:v0=3m/s
(2)物块滑离转台做平抛运动,在竖直方向上有:
H=gt2
解得:t==
s=0.4s
在水平方向上有:s=v0t=1.2m
(3)物块落地时竖直方向分速度为:vy=gt=4m/s
落地时速度为:v==
=5m/s
答:(1)物块恰好滑离转台平面时的速度大小v0是3m/s.
(2)物块滑离转台做平抛运动的水平位移s是1.2m;
(3)物块落地时速度的大小v是5m/s.
铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的.己知内外轨道对水平面倾角为θ,如图所示,弯道处的轨道圆弧半径为R,若质量为m的火车转弯 时的速度小于
,则( )
正确答案
解析
解:火车以某一速度v通过某弯道时,内、外轨道均不受侧压力作用,其所受的重力和支持力的合力提供向心力
由图可以得出
F合=mgtanθ(θ为轨道平面与水平面的夹角)
合力等于向心力,故
mgtanθ=,解得
.
当速度小于,重力和支持力的合力大于向心力,对内轨道有挤压.内轨道对火车有斜向上的弹力,则铁轨对火车的支持力小于
.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
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