- 向心力
- 共7577题
在方向水平的匀强电场中,一不可伸长的不导电细线的一端连着一个质量为m的带电小球,另一端固定于O点.把小球拉起直至细线与场强平行,然后无初速释放.已知小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最大夹角为θ(如图).求:
(1)电场力的方向;
(2)小球经过最低点时细线对小球的拉力.
正确答案
解:(1)据题小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最大夹角为θ,由能量守恒定律可知电场力做负功,则知电场力方向水平向右.
(2)小球从最右边摆到最左边的过程中,设摆长为L,根据动能定理
mgL cosθ-EqL(1+sinθ)=0-0
得:E=
设小球摆到最低点时的速度为v,则对小球从最右边摆到最低点的过程,应用动能定理有
mgL-EqL=mv2-0
而小球摆到最低点时,根据向心力公式有
T-mg=m
可解得
T=mg
答:
(1)电场力的方向水平向右;
(2)小球经过最低点时细线对小球的拉力是mg.
解析
解:(1)据题小球摆到最低点的另一侧,线与竖直方向的最大夹角为θ,由能量守恒定律可知电场力做负功,则知电场力方向水平向右.
(2)小球从最右边摆到最左边的过程中,设摆长为L,根据动能定理
mgL cosθ-EqL(1+sinθ)=0-0
得:E=
设小球摆到最低点时的速度为v,则对小球从最右边摆到最低点的过程,应用动能定理有
mgL-EqL=mv2-0
而小球摆到最低点时,根据向心力公式有
T-mg=m
可解得
T=mg
答:
(1)电场力的方向水平向右;
(2)小球经过最低点时细线对小球的拉力是mg.
在如图所示的圆锥摆中,已知绳子长度为L,绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ,试求
(1)小球做圆周运动的向心力大小.
(2)小球做圆周运动的周期.
正确答案
解:(1)向心力为拉力和重力的合力提供
F向=F合=mgtanθ
(2)根据mgtanθ=,
R=Lsinθ,
解得:T=2π.
答:(1)小球做圆周运动的向心力的大小为mgtanθ;
(2)小球做圆周运动的周期T=2π.
解析
解:(1)向心力为拉力和重力的合力提供
F向=F合=mgtanθ
(2)根据mgtanθ=,
R=Lsinθ,
解得:T=2π.
答:(1)小球做圆周运动的向心力的大小为mgtanθ;
(2)小球做圆周运动的周期T=2π.
如图所示是一游乐转筒的模型图,它是一个半径为3m的直圆筒,可绕中间的轴转动,里面的乘客背靠圆筒壁站立,当转筒转速达到每分钟30圈时,乘客脚下的踏板突然脱落,要保证乘客的安全,使其随转筒一起转动而不掉下来,则乘客与转筒之间的动摩擦因数至少为多少?(g取10m/s2,π2=10)
正确答案
解:圆筒转动的角速度为:ω=×2π=π rad/s,
线速度为:v=ωr=π×3=3π m/s
乘客做匀速圆周运动,由筒壁对其的弹力提供向心力,则有:
N=mrω2
设乘客与筒壁之间的最大静摩擦力为f,则f=μN
乘客刚好不滑落时,有 f=mg
联立解得:μ==
≈0.33
答:此刻乘客随圆筒一起转动的速度为3π m/s,乘客与圆筒壁之间的摩擦因数至少为0.33.
解析
解:圆筒转动的角速度为:ω=×2π=π rad/s,
线速度为:v=ωr=π×3=3π m/s
乘客做匀速圆周运动,由筒壁对其的弹力提供向心力,则有:
N=mrω2
设乘客与筒壁之间的最大静摩擦力为f,则f=μN
乘客刚好不滑落时,有 f=mg
联立解得:μ==
≈0.33
答:此刻乘客随圆筒一起转动的速度为3π m/s,乘客与圆筒壁之间的摩擦因数至少为0.33.
(多选)一小球质量为m,用长为L的悬绳(不可伸长,质量不计)固定于O点,在O点正下方
处钉有一颗钉子.如图所示,将悬线沿水平方向拉直无初速度释放后,当悬线碰到钉子后的瞬间,则( )
正确答案
解析
解:
A、把悬线沿水平方向拉直后无初速度释放,当悬线碰到钉子的前后瞬间,由于惯性,线速度大小不变,根据v=rω,知线速度大小不变,半径变小,则角速度突然增大,故A正确,B错误;
C、根据a=得知:线速度大小不变,半径变小,则向心加速度突然增大,故C正确,D错误;
故选:AC
早在19世纪.匈牙利物理学家厄缶就明确指出:“沿水平地面向东运动的物体,其重量(即:列车的视重或列车对水平轨道的压力)一定会减轻”.后来,人们常把这类物理现象称之为“厄缶效应”.
已知地球的半径R,考虑地球的自转,赤道处相对于地面静止的列车随地球自转的线速度为v0,列车的质量为m,此时列车对轨道的压力为N0.若列车相对地面正在以速率v沿水平轨道匀速向东行驶,此时列车对轨道的压力为N,那么,由于该火车向东行驶而引起列车对轨道的压力减轻的数量(N0一N)为是( )
正确答案
解析
解:若仅仅考虑地球的自转影响时,火车绕地心做圆周运动的线速度大小为 v0,以火车为研究对象,根据牛顿第二定律得:
mg-N0=m,得到N0=mg-m
.
若这列火车相对地面又附加了一个线速度v,火车绕地心做圆周运动的线速度大小为v+v0,根据牛顿第二定律得:
mg-N=m,得到N′=mg-m
则N0-N=m
故选:D.
扫码查看完整答案与解析