- 向心力
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倒置的光滑圆锥面内侧,有质量相同的两个小玻璃球A、B,沿锥面在水平面内作匀速圆周运动,关于A、B两球的角速度、线速度和向心加速度正确的说法是( )
正确答案
解析
解:对A、B两球分别受力分析,如图
由图可知
F合=F合′=mgtanθ,合力提供向心力,可知向心力大小相等,故D错误.
根据向心力公式有
mgtanθ=ma=mω2R=m,
解得a=gtanθ,可知加速度大小相等,故C正确.
,A转动的半径较大,则A的线速度较大,故B错误.
,A转动的半径较大,则A的角速度较小,故A错误.
故选:C.
如图所示,圆形玻璃平板半径为r,离水平地面的高度为h,一质量为m的小木块放置
在玻璃板的边缘,随玻璃板一起绕圆心O在水平面内做匀速圆周运动.若匀速圆周运动的周期为T,木块所受摩擦力的大小为______,缓慢增大玻璃板的转速,最后木块沿玻璃板边缘的切线方向水平飞出,落地点与通过圆心O的竖直线间的距离为s,不计空气阻力,重力加速度为g,木块落地前瞬间的动能为______.
正确答案
m
mg(h+)
解析
解:小木块所受摩擦力提供向心力,则有:
f=m
根据几何关系得,木块抛出后做平抛运动的水平位移x=
木块竖直方向做自由落体运动,t=
则木块飞出前的速度为v=
对木块飞出的过程中运用动能定理得:
EK-=mgh
解得:EK=mg(h+)
故答案为:m;mg(h+
)
一个质量为m的小铁球沿半径为R的固定半圆轨道上端边缘由静止下滑,当滑到半球底部时,半圆轨道底部所受压力为铁块重的3倍,此时小球的瞬时速度为( )
正确答案
解析
解:在轨道最低点,小球受重力和支持力,合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
N-mg=m…①
根据牛顿第三定律,有:
N′=N…②
根据题意,有:
N′=3mg…③
联立解得:v=
故选:C.
如图所示,长为L的轻杆一端固定一个质量为m的小球,另一端有光滑的固定轴O,现给球一初速度,使球和杆一起绕轴O在坚直平面内转动,不计空气阻力,则( )
正确答案
解析
解:AB、轻杆能支撑小球,所以小球到达最高点的最小速度为0,故A错误,B正确.
CD、设在最高点,轻杆对小球的作用力大小为F,方向向上,由牛顿第二定律得:
mg-F=m…①
由①知,当v=时,杆对球的作用力F=0;
当v>,F<0,F向下,说明杆对球为拉力;当v<
,F>0,F向上,说明杆对球为支持力;故CD错误.
故选:B.
如图竖直环A半径为r,固定在木板B上,木板B放在水平地面上,B的左右两侧各有一档板固定在地上,B不能左右运动,在环的最低点静放有一小球C,A. B.C的质量均为m.给小球一水平向右的瞬时速度V,小球会在环内侧做圆周运动,为保证小球能通过环的最高点,且不会使环在竖直方向上跳起,(不计小球与环的摩擦阻力),瞬时速度必须满足( )
正确答案
解析
解:在最高点,速度最小时有:mg=m,解得:v1=
.
根据机械能守恒定律,有:2mgr+mv12=
mv1′2,解得:v1′=
.
在最高点,速度最大时有:mg+2mg=m,解得:v2=
.
根据机械能守恒定律有:2mgr+mv22=
mv2′2,解得:v2′=
.
所以保证小球能通过环的最高点,且不会使环在竖直方向上跳起,在最低点的速度范围为:≤v≤
.故D正确,A、B、C错误.
故选D.
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