- 向心力
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a、b两物体做匀速圆周运动,质量之比为1:2,半径之比为1:2,转速之比为4:3,则两物体受到的合力之比为______.
正确答案
解:匀速圆周运动的物体由合外力提供圆周运动向心力,由圆周运动的转速角速度关系可知,转速之比等于角速度之比,所以根据向心力F=mrω2,知
故答案为:4:9
解析
解:匀速圆周运动的物体由合外力提供圆周运动向心力,由圆周运动的转速角速度关系可知,转速之比等于角速度之比,所以根据向心力F=mrω2,知
故答案为:4:9
半径为R的半球形金属壳竖直放置,开口向上,质量为m的物块,沿着金属壳内壁滑到最低点时速度大小为v,若物体与球壳之间的动摩擦因数为μ,则物体在最低点时,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在最低点,物体受到的向心力,故A错误.
B、根据牛顿第二定律得,,则N=mg+m
,摩擦力f=
,故B、C错误.
D、因为重力和支持力的合力竖直向上,摩擦力水平向左,根据平行四边形定则知,物体所受的合力方向斜向左上方,故D正确.
故选:D.
如图所示,由光滑细管做成的半径R=10cm的半圆形轨道ABC(管道半径远小于轨道半径)竖直放置,A为最高点、C为最低点、B是半圆形轨道的中点且与圆心O处于同一高度.一质量m=200g的小球放在A处(在管内),小球的直径略小于管道的直径,小球与一原长L=10cm、劲度系数k=100N/m的轻弹簧相连接,弹簧的另一端固定在点O‘,O'点在直径AC连线上且O'C=5cm.取g=10m/s2,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、小球在B点以上的位置时,弹簧处于伸长状态,对小球的拉力斜向左下方,小球还受到竖直向下的重力和沿半径向外的支持力,三个力的合力不可能为零,故小球不能在B点以上的位置平衡,故A正确.
B、在A点弹簧伸长的长度为 x1=5cm;在C点弹簧被压缩的长度为 x2=5cm;则小球沿管道从A点移动到C点的过程中,弹簧的弹力先做正功,后做负功,而且功的数值相等,则整个过程中弹簧做功的值一定为0.故B正确.
C、若在A点给小球一个水平向右的速度v=1.5m/s,根据牛顿第二定律得:
mg+kx1-N1=m
得 N1=mg+kx1-m=0.2×10+100×0.05-0.2×
=2.5N
根据牛顿第三定律得:小球在A点时对轨道的作用力为N1′=N1=2.5N.故C错误.
D、若在A点给小球一个水平向右的速度v=2m/s时,以小球和弹簧组成的系统为研究对象,小球从A到C的过程,根据系统的机械能守恒得:
mg•2R+=
在C点,对小球研究,根据牛顿第二定律得:N2-mg-kx2=m
联立解得,N2=23N
根据牛顿第三定律得:小球在C点时对轨道的作用力为N2′=N2=23N.故D正确.
故选:ABD
某高速公路的一个出口路段如图所示,情景简化:轿车从出口A进入匝道,先匀减速直线通过下坡路段至B点(通过B点前后速率不变),再匀速率通过水平圆弧路段至C点,最后从C点沿平直路段匀减速到D点停下.已知轿车在A点的速度v0=72km/h,AB长L1=l50m;BC为四分之一水平圆弧段,限速(允许通过的最大速度)v=36km/h,轮胎与BC段路面间的动摩擦因数μ=0.5,最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力,CD段为平直路段长L2=50m,重力加速度g取l0m/s2.
(1)若轿车到达B点速度刚好为v=36km/h,求轿车在AB下坡段加速度的大小;
(2)为保证行车安全,车轮不打滑,求水平圆弧段BC半径R的最小值;
(3)轿车A点到D点全程的最短时间.
正确答案
解:(1)v0=72km/h=20m/s,AB长L1=l50m,v=36km/h=10m/s,对AB段匀减速直线运动有
v2=-2aL1
代入数据解得 a=1m/s2
(2)汽车在BC段做圆周运动,静摩擦力提供向心力,
为了确保安全,则须满足 Ff≤μmg
联立解得:R≥20m,即:Rmin=20cm
(3)设AB段时间为t1,BC段时间为t2,CD段时间为t3,全程所用最短时间为t.
L1=
R=vt2
L2=
t=t1+t2+t3
解得:t=23.14 s
答:(1)若轿车到达B点速度刚好为v=36km/h,轿车在AB下坡段加速度的大小为1m/s2;
(2)为保证行车安全,车轮不打滑,水平圆弧段BC半径R的最小值为20cm;
(3)轿车A点到D点全程的最短时间为23.14 s.
解析
解:(1)v0=72km/h=20m/s,AB长L1=l50m,v=36km/h=10m/s,对AB段匀减速直线运动有
v2=-2aL1
代入数据解得 a=1m/s2
(2)汽车在BC段做圆周运动,静摩擦力提供向心力,
为了确保安全,则须满足 Ff≤μmg
联立解得:R≥20m,即:Rmin=20cm
(3)设AB段时间为t1,BC段时间为t2,CD段时间为t3,全程所用最短时间为t.
L1=
R=vt2
L2=
t=t1+t2+t3
解得:t=23.14 s
答:(1)若轿车到达B点速度刚好为v=36km/h,轿车在AB下坡段加速度的大小为1m/s2;
(2)为保证行车安全,车轮不打滑,水平圆弧段BC半径R的最小值为20cm;
(3)轿车A点到D点全程的最短时间为23.14 s.
有一辆质量为1200kg的小汽车驶上半径为50m的圆弧形拱桥,如图所示.求
(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力有多大?
(2)汽车以多大的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空?
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得,mg-N=m
解得:N=mg-m=12000-1200×
=9600 N
根据牛顿第三定律知,汽车对桥的压力为9600N.
(2)根据mg=m
解得
答:(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力为9600N;
(2)汽车以经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得,mg-N=m
解得:N=mg-m=12000-1200×
=9600 N
根据牛顿第三定律知,汽车对桥的压力为9600N.
(2)根据mg=m
解得
答:(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力为9600N;
(2)汽车以经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空.
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