- 向心力
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如图所示,飞机做俯冲运动时,在最低点附近做半径r=200m的圆周运 动,如果飞行员的质量为m=60kg,飞机经过最底点P的速度v=360km/h,这时飞行员对座位的压力为______N,运动员的加速度是______m/s2(g取10m/s2)
正确答案
3600
50
解析
解:v=360km/h=100m/s
在最低点,根据牛顿第二定律得:
N-mg=m,
解得:
N=mg+m=600+60×
=3600N.
则飞行员对座位的压力为3600N
向心加速度为:=
=50m/s2;
故答案为:3600,50.
如图所示,在磁感应强度为B的匀强磁场中,一长为L的OM金属导棒,以一端点O为轴,以角速度ω逆时针垂直切割磁感线运动,关于O、M两点电势差的大小,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:由法拉第电磁感应定律得:OM产生的感应电动势为:E=BL,
M点的速度为:vM=Lω,
v0=0,OM段的平均速度为:=
OM段的电势差为:E=BL2ω,
故选:B.
一质量为M,内径为r的空心园柱体水平放在足够粗糙的水平地面上.在园柱体内有一质量为m的光滑小球巧能在竖直平面内沿园柱体内壁做圆周运动.求
(1)小球到最低点时园柱体对地面的压力.
(2)小球到与园柱体的圆心在同一水平面时小球的加速度大小.(园柱体始终未动.重力加速为g)
正确答案
解:(1)先以小球为研究对象:
小球通过最高点时由重力充当向心力,则有:mg=m
从最高点到最低点的过程,由机械能守恒得:mg•2r+=
在最低点,由牛顿第二定律得:N-mg=m
由以上三式解得:N=6mg
以圆柱体为研究对象,由平衡条件得地面对圆柱体的支持力为:FN=Mg+N=Mg+6mg
根据牛顿第三定律得园柱体对地面的压力为:FN′=FN=Mg+6mg
(2)小球从最低点到与园柱体的圆心在同一水平面时,由机械能守恒得:mgr+=
此时小球竖直方向的加速度为g,水平方向的加速度为:an=
则小球的加速度大小为:a=
联立解得:a=g
答:(1)小球到最低点时园柱体对地面的压力为Mg+6mg.
(2)小球到与园柱体的圆心在同一水平面时小球的加速度大小为g.
解析
解:(1)先以小球为研究对象:
小球通过最高点时由重力充当向心力,则有:mg=m
从最高点到最低点的过程,由机械能守恒得:mg•2r+=
在最低点,由牛顿第二定律得:N-mg=m
由以上三式解得:N=6mg
以圆柱体为研究对象,由平衡条件得地面对圆柱体的支持力为:FN=Mg+N=Mg+6mg
根据牛顿第三定律得园柱体对地面的压力为:FN′=FN=Mg+6mg
(2)小球从最低点到与园柱体的圆心在同一水平面时,由机械能守恒得:mgr+=
此时小球竖直方向的加速度为g,水平方向的加速度为:an=
则小球的加速度大小为:a=
联立解得:a=g
答:(1)小球到最低点时园柱体对地面的压力为Mg+6mg.
(2)小球到与园柱体的圆心在同一水平面时小球的加速度大小为g.
如图所示,内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则( )
正确答案
解析
解:D、对任一小球受力分析,受重力和支持力,如图:
由重力与支持力的合力提供向心力,则根据牛顿第二定律,有:
F=mgtanθ,所以球A对筒壁的压力等于球B对筒壁的压力.故D正确;
A、B、C、F=m=mω2r=m(
)2r;
则得:
v=,ω=
,T=2π
;
因为A球的转动半径r较大,则有:vA>vB,ωA<ωB,TA>TB
故A、B正确,C错误.
故选:ABD.
(2016•广西模拟)汽车在水平地面上转弯时,地面的摩擦力已达到最大,当汽车速率增为原来的2倍时,则汽车转弯轨道半径必须( )
正确答案
解析
解:在水平面上做匀速圆周运动的物体所需的向心力是有摩擦力提供,根据汽车以某一速率在水平地面上匀速率转弯时,地面对车的侧向摩擦力正好达到最大,可以判断此时的摩擦力等于滑动摩擦力的大小,根据牛顿第二定律得:μmg=m当速度增大两倍时,地面所提供的摩擦力不能增大,所以此时只能增加轨道半径来减小汽车做圆周运动所需的向心力.
根据牛顿第二定律得:由两式解得:r=4R
故选:D
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