- 向心力
- 共7577题
如图所示,一轻绳长为L,下端拴着质量为m的小球(可视为质点),当球在水平面内做匀速圆周运动时,绳子与竖直方向间的夹角为θ,已知重力加速度为g.求:
(1)绳的拉力大小F;
(2)小球做匀速圆周运动的周期T.
正确答案
解:对小球受力分析如图,设绳子的拉力为F,拉力在竖直方向的分力等于重力,则有:F=
;
对小球,小球所受重力和绳子的拉力的合力提供了向心力,得:
mgtanθ=m
其中:r=Lsinθ
解得:T=2π
答:绳子对小球的拉力为,小球做匀速圆周运动的周期为2π
.
解析
解:对小球受力分析如图,设绳子的拉力为F,拉力在竖直方向的分力等于重力,则有:F=
;
对小球,小球所受重力和绳子的拉力的合力提供了向心力,得:
mgtanθ=m
其中:r=Lsinθ
解得:T=2π
答:绳子对小球的拉力为,小球做匀速圆周运动的周期为2π
.
火车拐弯时,为保证行车安全,应该外轨______内轨,如果道面的倾角为θ,弯道半径为R,火车安全行驶的额定速度为v0=______;若v<v0,则______轨受挤压;若v>v0,则______轨受挤压.
正确答案
高于
内
外
解析
解:火车拐弯时,为保证行车安全,应该外轨高于内轨,让重力和支持力的合力提供向心力,
当内、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时,其速度为安全速度,则有:
F合=mgtanθ
mgtanθ=m,
解得:v=.
当转弯的实际速度大于规定速度时,火车所受的重力和支持力的合力不足以提供所需的向心力,火车有离心趋势,故其外侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压,
当转弯的实际速度小于规定速度时,火车所受的重力和支持力的合力大于所需的向心力,火车有向心趋势,故其内侧车轮轮缘会与铁轨相互挤压.
故答案为:高于;;内;外.
质量为m的飞机以水平速度v0飞离跑道后逐渐上升,若飞机在此过程中水平速度保持不变,同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其它力的合力提供,不含重力).今测得当飞机在水平方向的位移为L时,它上升的高度为H,求:
(1)飞机水平位移为L时飞机的速度
(2)飞机受到的升力大小.
正确答案
解:(1)飞机水平速度不变,故:
L=v0t
y方向加速度恒定,故:
H=
消去t,即得:
a=
飞机水平位移为L时,竖直分速度为
vy=at=
合速度为:v==v0
方向:与水平方向的夹角的正切为 tanθ==
(2)由牛顿第二定律,得:
F-mg=ma
解得:F=mg+
答:
(1)飞机水平位移为L时飞机的速度大小为v0,方向与水平方向的夹角的正切为
.
(2)飞机受到的升力大小为mg+.
解析
解:(1)飞机水平速度不变,故:
L=v0t
y方向加速度恒定,故:
H=
消去t,即得:
a=
飞机水平位移为L时,竖直分速度为
vy=at=
合速度为:v==v0
方向:与水平方向的夹角的正切为 tanθ==
(2)由牛顿第二定律,得:
F-mg=ma
解得:F=mg+
答:
(1)飞机水平位移为L时飞机的速度大小为v0,方向与水平方向的夹角的正切为
.
(2)飞机受到的升力大小为mg+.
质量相等的两辆汽车以相同的速度v分别通过半径皆为R的凸形桥的顶部与凹形桥底部时,两桥面各受的压力之比FN凸:FN凹=______(g为已知)
正确答案
(gR-v2):(gR+v2)
解析
解:汽车过凸形路面的最高点时,设速度为V,半径为R,由牛顿第二定律得:mg-FN凸′=m,则得FN凸′=mg-
由牛顿第三定律得:FN凸=FN凸′=mg-
汽车过凹形路面的最高低时,设速度为V,半径为R,由牛顿第二定律得:FN凹′-mg=m,则得FN凹′=mg+
由牛顿第三定律得:FN凹=FN凹′=mg+m
故两桥面各受的压力之比FN凸:FN凹=(gR-v2):(gR+v2)
故答案为:(gR-v2):(gR+v2)
一个5kg的物体在半径为4m的圆周上以4m/s的速度做匀速圆周运动,向心加速度是多大?所需向心力是多大?
正确答案
解:由题,物体做圆周运动的线速度v=4m/s,半径r=4m,则物体的向心加速度为
m/s2=4m/s2
物体所需的向心力
答:向心加速度是4m/s2,所需向心力是20N.
解析
解:由题,物体做圆周运动的线速度v=4m/s,半径r=4m,则物体的向心加速度为
m/s2=4m/s2
物体所需的向心力
答:向心加速度是4m/s2,所需向心力是20N.
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