- 向心力
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质量分别为M和m的两个小球,分别用长2l和l的轻绳拴在同一转轴上,当转轴稳定转动时,拴M和m的悬线与竖直方向夹角分别为α和β,如图所示,则( )
正确答案
解析
解:设转轴稳定转动时角速度为ω.
根据牛顿第二定律得:
对于M:Mgtanα=Mω2•2lsinα,①
对于m:mgtanβ=mω2•lsinβ,②
联立①②解得:cosα=
故选:A.
有一辆质量为1.2t的小汽车驶上半径为50m的圆弧形拱桥.
求:(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力是多大?
(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?
(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,到达桥顶的速度至少要多大?(重力加速度g取10m/s2,地球半径R取6.4×103km)
正确答案
解:汽车对桥顶的压力大小等于桥顶对汽车的支持力N,汽车过桥时做圆周运动,重力和支持力的合力提供向心力,即F=G-N;
根据向心力公式:F=m
有:N=G-F=mg-m=9600N
(2)汽车经过桥顶恰好对桥没有压力,则N=0,即汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供,所以有:
F=G=m
解得:v=m/s
(3)压力正好为零,则有:F=G=m
解得:v==8×103m/s
答:(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力是9600N;
(2)汽车以m/s的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空?
(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,速度为8×103m/s
解析
解:汽车对桥顶的压力大小等于桥顶对汽车的支持力N,汽车过桥时做圆周运动,重力和支持力的合力提供向心力,即F=G-N;
根据向心力公式:F=m
有:N=G-F=mg-m=9600N
(2)汽车经过桥顶恰好对桥没有压力,则N=0,即汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供,所以有:
F=G=m
解得:v=m/s
(3)压力正好为零,则有:F=G=m
解得:v==8×103m/s
答:(1)汽车到达桥顶的速度为10m/s时对桥的压力是9600N;
(2)汽车以m/s的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力作用而腾空?
(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,速度为8×103m/s
如图甲,轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球,让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动.小球经最高点时,速度大小为υ,受到杆的弹力大小为F,其F-υ2图象如图乙.不计空气阻力,则( )
正确答案
解析
解:A、在最高点,若v=0,则N=mg=a;若N=0,则mg=m,解得g=
,m=
R,故A正确,B错误;
C、由图可知:当v2<b时,杆对小球弹力方向向上,当v2>b时,杆对小球弹力方向向下,所以当v2=c时,杆对小球弹力方向向下,故C错误;
D、若c=2b.则N+mg=m,解得N=a=mg,故D正确.
故选:AD
两个小球固定在一根长为L的杆的两端,杆绕O点逆时针旋转,小球A的速度为v1,小球B的速度为v2,如图所示,已知OA:OB=1:2,则v1:v2=______.
正确答案
1:2
解析
解:AB两球同轴转动,加速度相等,根据v=ωr得:.
故答案为:1:2.
卡车总质量为4.0×103kg,它以36km/h的速率通过半径为50m凸桥的最高点时,汽车对桥面压力大小______N;若此汽车通过半径为50m凹桥的最低点时,汽车对桥面的压力大小为5.8×104N,则汽车通过凹桥最低点的速度大小______km/h.
正确答案
3.2×104
54
解析
解:在最高点,根据牛顿第二定律得
mg-N=m
解得 N=m(g-)=4.0×103×(10-
)N=3.2×104N.
则由牛顿第三定律得知通过最高点时汽车对桥面的压力为3.2×104N.
汽车通过半径为50m凹桥的最低点时,由牛顿第二定律得
N′-mg=m
代入得:5.8×104-4.0×103×10=4.0×103×
解得 v′=15m/s=54km/h
故答案为:3.2×104,54.
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