- 向心力
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如图所示,一小物块置于绕竖直轴转动的水平转盘上,随盘一起匀速转动,小物块所需的向心力由______力提供.若已知小物块的质量为1kg,离转轴的距离为10cm,转盘的角速度为5rad/s,则物块所需向心力的大小为______.
正确答案
静摩擦
2.5N
解析
解:小物块做圆周运动,重力和支持力平衡,靠静摩擦力提供向心力,=1×0.1×25N=2.5N.
故答案为:静摩擦,2.5N
图甲中的小球在水平面内转动,绳与竖直方向的夹角为60°,图乙中的小球在竖直面内摆动,绳的最大偏角也为60°,两绳的长度相等,两绳的质量相等,不计小球大小,忽略空气阻力,则图甲中绳的弹力与图乙中绳的弹力的比值不可能是( )
正确答案
解析
解:图甲中的小球在水平面内匀速转动,对其进行受力分析,受重力mg和绳子的拉力T1作用,合力提供向心力,在运动过程中,绳子的拉力T1大小不变,在竖直方向上合力为零,得:
T1==2mg
图乙中的小球在竖直面内摆动,在最高点时,绳子的拉力最小,在最低点时绳子的拉力最大,
在最高点时,沿绳子的方向合力为零有:T2min=mg•cos60°=0.5mg
由最高点到最低点的过程中,机械能守恒,有:mgL(1-cos60°)=
解得:v=
在最低点时,绳子的拉力和重力的合力提供向心力,有:T2max-mg=m
解得:T2max=2mg
所以绳子的拉力的范围是:0.5mg≤T2≤2mg
则有:1≤≤4,所以选项BCD可能,A不可能
本题选不可能的,故选:A
一质量为m的小方块(可视为质点),系在一伸直的轻绳一端,绳的另一端固定在粗糙水平面上,绳长为r,给小方块一沿垂直轻绳的初速度v0,小方块将在该水平面上以绳长为半径做圆周运动,运动一周后,其速率变为
,则以下说法不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据平均速度公式得:2πr=t,解得t=
,又利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中的平均速度为
=
=
v0,
所以t==
,故A正确;
B、绳子的拉力提供向心力故绳的拉力F=.
利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中,可以看做小方块做加速度为a=μg的匀减速直线运动,
则v2=2ax=2μgx,又因为x=rθ,
所以F=•rθ=2μmgθ,即绳拉力的大小随小方块转过的角度均匀减小,故B正确;
C、小方块做圆周运动绳子的拉力提供向心力,拉力不可以为零,故C错误;
D、对小方块运用动能定理,小方块运动一周摩擦力做的功Wf=m(
)2-
mv02=
mv02,故克服摩擦力做功为
mv02,故D正确.
题目要求选不正确的,故选:C.
如图所示,两个质量不同的小球用长度不等的细线拴在同一点,并在同一水平面内作匀速圆周运动,则它们的( )
正确答案
解析
解: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,合力:F=mgtanθ ①;
由向心力公式得到,F=mω2r ②;
设绳子与悬挂点间的高度差为h,由几何关系,得:r=htanθ ③;
由①②③三式得,ω=,与绳子的长度和转动半径无关,故C正确;
又由T=,故B正确;
由v=wr,两球转动半径不等,故A错误;
由a=ω2r,两球转动半径不等,故D错误;
故选B、C.
圆形拱桥半径为R=20m,当汽车通过顶点时对桥的压力为车重的,则汽车的速度为______m/s;若要安全通过拱桥,则汽车的速度不能超过______m/s (g=10m/s2)
正确答案
10
解析
解:根据牛顿第二定律得:mg-FN=m
代入数据解得:v=10m/s
若要安全过桥,要求车对桥的压力大于零,此时重力充当向心力:即mg=m,
代入数据解得:v=m/s
故答案为:10,
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