- 向心力
- 共7577题
如图所示,轻杆OA长L=0.5m,在A端固定一个小球,小球质量m=0.5kg,以O点为轴使小球在竖直平面内做圆周运动,当小球到达最高点时,则:
(1)小球的速度大小为v1=0.4m/s,求在此位置时杆对小球的作用力.
(2)小球的速度大小为v2=4m/s,求在此位置时杆对小球的作用力.
正确答案
解:当杆子作用力为零时,根据牛顿第二定律得,,
v=,
(1)v1=0.4m/s<v,可知杆子对小球表现为支持力,
根据牛顿第二定律得,,
解得N=4.84N.
(2)v2=4m/s>v,可知杆子对小球表现为拉力,
根据牛顿第二定律得,,
解得N=11N.
答:(1)此位置时杆对小球的作用力大小为4.84N;
(2)此位置时杆对小球的作用力大小为11N.
解析
解:当杆子作用力为零时,根据牛顿第二定律得,,
v=,
(1)v1=0.4m/s<v,可知杆子对小球表现为支持力,
根据牛顿第二定律得,,
解得N=4.84N.
(2)v2=4m/s>v,可知杆子对小球表现为拉力,
根据牛顿第二定律得,,
解得N=11N.
答:(1)此位置时杆对小球的作用力大小为4.84N;
(2)此位置时杆对小球的作用力大小为11N.
长为R的轻杆一端固定一质量为m的小球,以另一端为固定转轴,使之在竖直平面内做圆周运动.求以下两种情况时小球在最高点的速度各为多少?
(1)在最高点时,小球对杆的压力为mg;
(2)在最高点时,小球对杆的拉力为mg.
正确答案
解:(1)在最高点时,当小球对杆的压力为mg时,根据圆周运动向心力公式得:
mg-
解得:
(2)在最高点时,当小球对杆的拉力为mg时,根据圆周运动向心力公式得:
mg+
解得:
答:(1)在最高点时,小球对杆的压力为mg时,小球速度为
;
(2)在最高点时,小球对杆的拉力为mg时,小球的速度为
.
解析
解:(1)在最高点时,当小球对杆的压力为mg时,根据圆周运动向心力公式得:
mg-
解得:
(2)在最高点时,当小球对杆的拉力为mg时,根据圆周运动向心力公式得:
mg+
解得:
答:(1)在最高点时,小球对杆的压力为mg时,小球速度为
;
(2)在最高点时,小球对杆的拉力为mg时,小球的速度为
.
汽车甲和乙质量相等,以相等速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,甲车在乙车的外侧.两车沿半径方向受到的摩擦力分别为f甲和f乙.以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:汽车在水平弯道做圆周运动,靠静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律得,f=m,因为两车的速率相等,质量相等,甲的轨道半径大,则甲的摩擦力小.故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
一汽车通过拱形桥顶点时速度为10m/s,桥顶对车的支持力为车重的,(g取10m/s2) 求:
(1)拱形桥的半径是多少?
(2)如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力,车速至少为多大?
正确答案
解:(1)汽车在顶点受到的支持力为F=mg,汽车在最高点的向心力由重力和支持力提供.设桥的半径为R,则有:
mg-F=m
代入数据得:R=40m
(2)汽车在桥顶时恰好对桥面没有压力时,只有重力完全充当向心力:
mg=m
代入数据得:v0=20m/s
答:(1)拱形桥的半径是40m;
(2)如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力,车速至少为20m/s.
解析
解:(1)汽车在顶点受到的支持力为F=mg,汽车在最高点的向心力由重力和支持力提供.设桥的半径为R,则有:
mg-F=m
代入数据得:R=40m
(2)汽车在桥顶时恰好对桥面没有压力时,只有重力完全充当向心力:
mg=m
代入数据得:v0=20m/s
答:(1)拱形桥的半径是40m;
(2)如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力,车速至少为20m/s.
如图所示是用以说明向心力和质量、半径之间关系的仪器,球P和Q可以在光滑水平杆上无摩擦地滑动,两球之间用一条轻绳连接,mP=2mQ.当整个装置绕中心轴以角速度ω匀速旋转时,两球离转轴的距离保持不变,则此时( )
正确答案
解析
解:A、两球均受到重力、支持力和绳子的拉力作用,向心力是三个力的合力,不是实际受到的力.故A错误.
B、两球的重力均与支持力平衡,由绳的拉力提供向心力,则P球受到的向心力等于Q球受到的向心力.故B错误.
C、根据向心力公式Fn=mω2r,两球的角速度ω相同,向心力Fn大小相等,则半径之比rP:rQ=mQ:mP=1:2,则rP=.故C正确.
D、根据向心力大小相等得到,mpωp2rp=mqωq2rq,由于角速度相同,此方程与角速度无关,又rp+rq=L不变,所以当ω增大时,两球半径不变,p球不会向外运动.故D错误.
故选:C
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