- 向心力
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在验证物体所受合力提供向心力的实验中,某同学实验验证过程如下:
(1)装置:细线下面悬挂一个钢球,用手带动钢球使它在某个水平面内做______,组成一个圆锥摆,如图1所示.
(2)计算向心力:用秒表测出钢球运动n圈所用的时间t,测出钢球做匀速圆周运动的半径r,则钢球的线速度大小V=______,由于预先用天平测出了钢球的质量m,代入公式Fn=中,可知钢球的向心力______.
(3)求合力:钢球在转动过程中受到重力mg和细线拉力FT,通过测量______和______,可求出tanθ=,钢球受力图示意如图2所示,钢球所受合力F=______.
(4)结论:代入数据计算后比较算出的向心力Fn和钢球所受合力F的大小,如果它们在误差允许范围内可认为相等,即可得出结论:______.
正确答案
匀速圆周运动
悬点与小球间的竖直高度h
做匀速圆周运动的半径r
mg
匀速圆周运动的向心力由合外力提供
解析
解:(1)细线下面悬挂一个钢球,用手带动钢球使它在某个水平面内做匀速圆周运动,组成一个圆锥摆;
(2)钢球做匀速圆周运动的周期T=,则线速度v=
,
代入公式Fn=中,可知钢球的向心力Fn=
(3)钢球在转动过程中受到重力mg和细线拉力FT,通过测量悬点与小球间的竖直高度h和做匀速圆周运动的半径r,可求出tanθ=,钢球所受合力为:F=mgtanθ=mg
(4)如果向心力Fn和钢球所受合力F的大小在误差允许范围内可认为相等,则匀速圆周运动的向心力由合外力提供.
故答案为:(1)匀速圆周运动;(2);
;(3)悬点与小球间的竖直高度h;做匀速圆周运动的半径r;mg
;(4)匀速圆周运动的向心力由合外力提供.
(2014春•当涂县校级期中)如图,把质量为0.6kg的物体A放在水平转盘上,A的重心到转盘中心O点的距离为0.2m,若A与转盘间最大静摩擦力为3N,g=10m/s2,求:
(1)转盘绕中心O以ω=2rad/s的角速度旋转,A相对转盘静止时,转盘对A摩擦力的大小与方向;
(2)为使物体A相对转盘静止,转盘绕中心O旋转的角速度ω的取值范围.
正确答案
解:(1)静摩擦力提供向心力,有:f=mrω2=0.6×0.2×4N=0.48N.
故转盘绕中心O以ω=2rad/s的角速度旋转时,A受到的摩擦力大小为0.48N,方向指向圆心.
(2)当A所受最大静摩擦力提供向心力时,转盘绕中心O旋转的角速度ω最大,
由r
解得:
则角速度ω的取值范围为:ω≤5rad/s
答:(1)转盘绕中心O以ω=2rad/s的角速度旋转,A相对转盘静止时,转盘对A摩擦力的大小为0.48N,方向指向圆心;
(2)为使物体A相对转盘静止,转盘绕中心O旋转的角速度ω的取值范围为ω≤5rad/s.
解析
解:(1)静摩擦力提供向心力,有:f=mrω2=0.6×0.2×4N=0.48N.
故转盘绕中心O以ω=2rad/s的角速度旋转时,A受到的摩擦力大小为0.48N,方向指向圆心.
(2)当A所受最大静摩擦力提供向心力时,转盘绕中心O旋转的角速度ω最大,
由r
解得:
则角速度ω的取值范围为:ω≤5rad/s
答:(1)转盘绕中心O以ω=2rad/s的角速度旋转,A相对转盘静止时,转盘对A摩擦力的大小为0.48N,方向指向圆心;
(2)为使物体A相对转盘静止,转盘绕中心O旋转的角速度ω的取值范围为ω≤5rad/s.
一辆汽车以72km/h的速率通过一座拱桥的桥顶,汽车对桥面的压力等于车重的一半,这座拱桥的半径是______m.若要使汽车过桥顶时对桥面无压力,则汽车过桥顶时的速度大小至少是______m/s.(g取10m/s2)
正确答案
80
20
解析
解:72km/h=20m/s
根据牛顿第二定律得:mg-N=,N=
解得:r=.
根据mg=m得:v′=
.
故答案为:80,20
以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、汽车在水平路面上转弯时所需的向心力是由静摩擦力提供,若没有摩擦力,则汽车不能转弯,故A错误,B错误;
C、根据F=m,在水平公路上行驶的汽车,转弯速度越大,所需向心力就越大,就越容易发生侧滑,故C正确;
D、洗衣机脱水工作应用了水的离心运动,提高洗衣机脱水桶的转速后,水做圆周运动所需的向心力就更大,水越容易做离心运动,故D正确;
故选:CD.
一小球用一不可伸缩且柔软的轻绳拉着在竖直平面内做圆周运动,不计空气阻力,下面说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:
A、小球在运动过程中,绳子的拉力不做功,只有重力做功,其机械能守恒,由于小球的重力势能不断变化,则动能就不断变化,速率不断变化,一定做变速圆周运动,故A错误.
B、小球到最高点时速度最小,所需要的向心力最小,绳子拉力最小,小球到达最低点时速度最大,所需要的向心力最大,则绳子的拉力最大.故B正确.
C、D、由向心加速度公式a=知,v在变化,则a在变化,故C正确,D错误.
故选:BC.
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