- 向心力
- 共7577题
如图所示,水平轨道上轻弹簧左端固定,弹簧处于自然状态时,其右端位于P点,现用一质量m=1kg的小物块(可视为质点)将弹簧压缩后释放,物块经过P点时的速度v0=6m/s,经过水平轨道右端Q点后恰好沿半圆光滑轨道的切线进入竖直固定的圆轨道,最后物块经轨道最低点A抛出后落到B点,若物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.1,s=5.5m,R=1m,A到B的竖直高度h=1.25m,取g=10m/s2.
(1)求物块到达Q点时的速度大小.
(2)判断物块经过Q点后能否沿圆周轨道运动.简单说明理由.
(3)若物块从A水平抛出的水平位移大小为4m,求物块在A点时对圆轨道的压力.
正确答案
解:(1)物块在PQ段做匀减速运动的加速度大小a=μg=1m/s2,
m/s=5m/s.
(2)物块通过Q点,恰好做圆周运动时,有:mg=,解得v=
,
可知物块能够经过Q点做圆周运动.
(3)根据h=得,物块平抛运动的时间t=
,
物块在A点的速度,
根据牛顿第二定律得,解得
N=74N.
则物块在A点时对圆轨道的压力为74N.
答:(1)物块到达Q点时的速度大小为5m/s;
(2)物块能够经过Q点做圆周运动.
(3)物块在A点时对圆轨道的压力为74N.
解析
解:(1)物块在PQ段做匀减速运动的加速度大小a=μg=1m/s2,
m/s=5m/s.
(2)物块通过Q点,恰好做圆周运动时,有:mg=,解得v=
,
可知物块能够经过Q点做圆周运动.
(3)根据h=得,物块平抛运动的时间t=
,
物块在A点的速度,
根据牛顿第二定律得,解得
N=74N.
则物块在A点时对圆轨道的压力为74N.
答:(1)物块到达Q点时的速度大小为5m/s;
(2)物块能够经过Q点做圆周运动.
(3)物块在A点时对圆轨道的压力为74N.
高架的水平轨道上有一辆小车用一根长为l的轻绳悬吊着一个质量为m的物体沿着水平方向以速度v做匀速直线运动,轻绳受到小球的拉力大小为______,若小车遇到障碍物突然停止运动,由于惯性小球将开始摆动,此时刻轻绳受到小球的拉力大小又为______.
正确答案
mg
mg+m
解析
解:物体做匀速直线运动,由平衡条件得,小球受到的拉力 T1=mg,则轻绳受到小球的拉力大小mg.
小车遇到障碍物突然停止运动后,小球做圆周运动,由重力和拉力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:
T2-mg=m
可得 T2=mg+m,即此时刻轻绳受到小球的拉力大小为mg+m
.
故答案为:mg,mg+m.
一汽车以36km/h的速度过凸形桥最高点时,对桥的压力是车重的,则桥面的曲率半径为______m.为了安全起见,汽车不能飞离桥面,则汽车在桥顶时的速度应限制在______m/s内.(取g=10m/s2)
正确答案
解:车在桥顶时,受到重力和桥面对车的支持力,36km/h=10m/s;
根据重力和支持力的合力提供向心力得
,
又因为:N=mg
联立两式代入数据解得R=m.
当压力为零时,靠重力提供向心力,则有:mg=
解得m/s
故答案为:40 20
解析
解:车在桥顶时,受到重力和桥面对车的支持力,36km/h=10m/s;
根据重力和支持力的合力提供向心力得
,
又因为:N=mg
联立两式代入数据解得R=m.
当压力为零时,靠重力提供向心力,则有:mg=
解得m/s
故答案为:40 20
如图是小型电动打夯机的结构示意图,电动机带动质量为 m=50kg的重锤(重锤可视为质点)绕转轴O匀速转动,重锤转动半径为R=0.5m.电动机连同打夯机底座的质量为M=25kg,重锤和转轴O之间连接杆的质量可以忽略不计,重力加速度g取10m/s2.
(1)重锤转动的角速度为多大时,才能使打夯机底座刚好离开地面?
(2)若重锤以上述的角速度转动,当打夯机的重锤通过最低位置时,打夯机对地面的压力为多大?
正确答案
解:(1)当拉力大小等于电动机连同打夯机底座的重力时,才能使打夯机底座刚好离开地面.
有:T=Mg
对重锤有:mg+T=mRω2
解得:ω==
.
(2)在最低点,对重锤有:T′-mg=mRω2
则:T′=Mg+2mg
对打夯机有:N=T′+Mg=2(M+m)g=2×(50+25)×10N=1500N.
答:(1)重锤转动的角速度为rad/s时,才能使打夯机底座刚好离开地面;
(2)打夯机对地面的压力为1500N.
解析
解:(1)当拉力大小等于电动机连同打夯机底座的重力时,才能使打夯机底座刚好离开地面.
有:T=Mg
对重锤有:mg+T=mRω2
解得:ω==
.
(2)在最低点,对重锤有:T′-mg=mRω2
则:T′=Mg+2mg
对打夯机有:N=T′+Mg=2(M+m)g=2×(50+25)×10N=1500N.
答:(1)重锤转动的角速度为rad/s时,才能使打夯机底座刚好离开地面;
(2)打夯机对地面的压力为1500N.
城市中为了解决交通问题,修建了许多立交桥,如图所示,汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时,车对桥的压力为车重的
.如果汽车行驶到桥顶时对桥顶恰无压力,则汽车速度为______m/s.
正确答案
20
解析
解:根据牛顿第二定律得,mg-N=m,解得R=40m.
当汽车行驶到桥顶时对桥顶恰无压力,有mg=m,解得
.
故答案为:20
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