- 向心力
- 共7577题
(2016•江苏模拟)如图所示,BC是半径为R的竖直面内的光滑圆弧轨道,轨道末端C在圆心O的正下方,∠BOC=60°,将质量为m的小球,从与O等高的A点水平抛出,小球恰好从B点沿切线滑入圆轨道,则小球在C点对轨道的压力为( )
正确答案
解析
解:对于AB段:由 =2g(R-Rcos60°)
则得小球到达B点时的竖直分速度 vy=
据题小球从光滑圆弧BC的B点的切线方向进入圆弧,说明到B点的速度vB方向与水平方向的夹角为60°,则得初速度为 vA=vycot60°=
从A到C的运动过程中,运用动能定理得:
mvC2-
mvA2=mgR
在C点,由圆周运动向心力公式得:N-mg=m
代入数据解之得:N=mg
由牛顿第三定律,得在C点小球对轨道的压力大小为mg,方向竖直向上.
故选:C.
汽车以速度v通过半径为R的拱桥的最高点时,对桥面的压力大小为______,若汽车以相同大小的速度通过半径也为R的凹形桥的最低点是,则对桥面的压力大小为______.
正确答案
mg-m
mg+m
解析
解:以汽车为研究对象,在拱桥的最高点,由牛顿第二定律得:
mg-N=m
得:N=mg-m
由牛顿第三定律得车对桥面的压力为:
N′=N=mg-m.
凹形桥的最低点,由牛顿第二定律得:
N1-mg=m
得:N1=mg+m
由牛顿第三定律得车对桥面的压力为:
N1′=N1=mg+m.
故答案为:mg-m,mg+m
.
如图所示,一光滑的半径为R的半圆形轨道放在水平面上,一个质量为m的小球以初速度V0从A点进入轨道,当小球将要从轨道口B点飞出时,轨道的压力恰好为零.求:
①小球在A点时对轨道的压力?
②小球落地点C距A处多远?
正确答案
解:①在A点,由牛顿第二定律得 NA-mg=m 得:NA=mg+m
根据牛顿第三定律可得小球在A点时对轨道的压力为mg+m.
②设在半圆轨道最高点时的速度大小为vB,据题意有 mg=m,
可得:vB=
由平抛运动的知识,可得:
xAC=vBt
2R=gt2
以上三式联立可解得:xAC=2R
答:
①小球在A点时对轨道的压力为mg+m.
②小球落地点C距A处2R远.
解析
解:①在A点,由牛顿第二定律得 NA-mg=m 得:NA=mg+m
根据牛顿第三定律可得小球在A点时对轨道的压力为mg+m.
②设在半圆轨道最高点时的速度大小为vB,据题意有 mg=m,
可得:vB=
由平抛运动的知识,可得:
xAC=vBt
2R=gt2
以上三式联立可解得:xAC=2R
答:
①小球在A点时对轨道的压力为mg+m.
②小球落地点C距A处2R远.
长L=0.5m、质量可忽略的杆,其一端固定于O点,另一端连有质量m=2kg的小球,它绕O点做竖直平面内的圆周运动,当通过最高点时,如图所示,求下列情况下小球所受到的力(计算出大小,并说明是拉力还是支持力).
(1)v=1m/s
(2)v=4m/s.
正确答案
解:杆对球没有作用力时
(1)v1=1m/s<v0,杆对球有支持力,
由牛顿第二定律:
得:
(2)v2=4m/s>v0,杆对球有拉力
由牛顿第二定律:
得:.
答:(1)当v=1m/s时,球受到的力大小为16N,是支持力;
(2)当v=4m/s时,球受到的力大小为44N,是拉力.
解析
解:杆对球没有作用力时
(1)v1=1m/s<v0,杆对球有支持力,
由牛顿第二定律:
得:
(2)v2=4m/s>v0,杆对球有拉力
由牛顿第二定律:
得:.
答:(1)当v=1m/s时,球受到的力大小为16N,是支持力;
(2)当v=4m/s时,球受到的力大小为44N,是拉力.
火车轨道在转弯处外轨高于内轨,其高度差由转弯半径与火车速度确定.若在某转弯处规定行驶速度为v,则下列说法中正确的是( )
①当以速度v通过此弯路时,火车重力与轨道面对火车的支持力的合力提供向心力
②当以速度v通过此弯路时,火车重力、轨道面对火车的支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力
③当速度大于v时,轮缘挤压外轨
④当速度小于v时,轮缘挤压外轨.
正确答案
解析
解:①②火车转弯时,为了保护铁轨,应避免车轮边缘与铁轨间的摩擦,故火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力,有
F=mgtanθ=m
解得
v=,故①正确,②错误;
③④果实际转弯速度大于v,有离心趋势,与外侧铁轨挤压,反之,挤压内侧铁轨,故③正确,④错误;
故选:A
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