- 向心力
- 共7577题
如图所示,用细绳一端系着质量为M=0.6kg的物体A,(可视为质点)另一端通过转盘中心的光滑小孔O吊着质量为m=0.3kg的小球B,让A在光滑水平面上绕O点转动,当A到O点的距离为0.2m时B静止,则A做圆周运动所需的向心力大小为______N,A的角速度为______rad/s.(取g=10m/s2)
正确答案
3
5
解析
解:A做匀速圆周运动,绳子的拉力提供向心力,B处于静止状态,所以绳子的拉力等于B的重力,
则有:F向=mg=0.3×10=3N
根据向心力公式得:F向=Mω2r,
解得:ω=rad/s
故答案为:3,5
如图所示,长度为L=1m的绳,系一小球在竖直平面内做圆周运动,小球的质量为m=5kg,小球半径不计,小球通过最低点时的速度大小为v=20m/s,试计算:小球在最低点所受绳子的拉力.
某同学的求解如下:根据向心力公式:T==
=2000N.
所以小球在最低点所受绳子的拉力为2000N.他的求解对吗?若不对,请给出正确的求解.
正确答案
解:该同学的解题过程不对,没有考虑重力的影响,正确解法如下:
球在最低点时,受重力和拉力,由牛顿第二定律得:
T-mg=m
解得:
T=mg+=50+
=2050N
答:小球在最低点所受绳子的拉力为2050N.
解析
解:该同学的解题过程不对,没有考虑重力的影响,正确解法如下:
球在最低点时,受重力和拉力,由牛顿第二定律得:
T-mg=m
解得:
T=mg+=50+
=2050N
答:小球在最低点所受绳子的拉力为2050N.
(B组)一内壁光滑的细导管弯成圆周轨道竖直放置,轨道半径为R,其质量为m,小球质量也为m,可以在管内滚动.问:
(1)当小球运动到最高点时,小球对导管的上、下壁均无作用力,此时小球的运动速度是多少?
(2)如果当小球运动到最高点时,导管刚好要离开地面,此时小球速度又是多大?
正确答案
解:(1)小球运动到最高点时,只有重力作用,则
mg=m
解得:v=
(2)导管刚好离开地面,则地面对导管的支持力为零,导管受重力mg和小球对管向上的压力N1作用,且N1=mg
小球运动到最高点,受到重力和管对它向下的压力N2,且N2=N1=mg,则有:
mg+N2=m
解得:v=
答:(1)当小球运动到最高点时,小球对导管的上、下壁均无作用力,此时小球的运动速度是;
(2)如果当小球运动到最高点时,导管刚好要离开地面,此时小球速度是.
解析
解:(1)小球运动到最高点时,只有重力作用,则
mg=m
解得:v=
(2)导管刚好离开地面,则地面对导管的支持力为零,导管受重力mg和小球对管向上的压力N1作用,且N1=mg
小球运动到最高点,受到重力和管对它向下的压力N2,且N2=N1=mg,则有:
mg+N2=m
解得:v=
答:(1)当小球运动到最高点时,小球对导管的上、下壁均无作用力,此时小球的运动速度是;
(2)如果当小球运动到最高点时,导管刚好要离开地面,此时小球速度是.
(2015秋•沭阳县校级期中)公园里的“飞天秋千”游戏开始前,座椅由钢丝绳竖直悬吊在半空.秋千匀速转动时,绳与竖直方向成某一角度 θ,其简化模型如图所示.若要使夹角 θ 变大,可将( )
正确答案
解析
解:座椅重力和拉力的合力提供向心力,有:
mgtanθ=m(lsinθ+r)=mω2(lsinθ+r)
解得:l=-
则要使夹角θ变大,可减小周期T即增大角速度,或使钢丝绳的长度变长,与座椅的质量无关.故AD正确,BC错误.
故选:AD
两个质量相同的小球,在同一水平面内做匀速圆周运动,悬点相同,如图所示,A运动的半径比B的大,则( )
正确答案
解析
解:AB、对其中一个小球受力分析,如图,受重力、绳子的拉力,由于小球做匀速圆周运动,故由合力提供向心力;
将重力与拉力合成,合力指向圆心,由几何关系得,向心力为:F=mgtanθ…①
则知A受到的向心力比B的大,故A正确,B错误.
CD、由向心力公式得到,F=mω2r…②;
设球与悬挂点间的高度差为h,由几何关系,得:r=htanθ…③;
由①②③解得:ω=,与绳子的长度和转动半径无关,即角速度大小相同;故C、D错误;
故选:A.
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