- 向心力
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(2013春•宁夏校级月考)如图所示,当汽车通过凹形路面的最低位置时,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、汽车过凹形路面的最高低时,设速度为v,半径为r,以汽车为研究对象,由牛顿第二定律得:
FN-mg=m;
解得:FN=mg+m,即FN>mg
根据牛顿第三定律可知,汽车对桥面的压力大于重力.故AB错误.
C、汽车司机的加速度竖直向上,由牛顿运动定律知,司机处于超重状态.故C正确,D错误.
故选:C
一辆质量m=2.0t的小轿车,驶过半径 R=80m的一段圆弧形桥面,取g=10m/s2.求:
(1)若桥面为凹形,汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时,对桥面压力是多大?
(2)若桥面为凸形,汽车以10m/s的速度通过桥面最高点时,对桥面压力是多大?
(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力?
正确答案
解:(1)若桥面为凹形,在最低点有:
解得:=20000+2000×5N=30000N
即汽车对桥的压力为30000N.
(2)若桥面为凸形,在最高点有:
解得:=20000-2500N=17500N
即汽车对桥的压力为17500N.
(3)当对桥面刚好没有压力时,只受重力,重力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
mg=m
解得:v==20
m/s
答;(1)若桥面为凹形,轿车以20m/s的速度通过桥面最底点时,对桥面压力是30000N;
(2)若桥面为凸形,轿车以10m/s的速度通过桥面最高点时,对桥面压力是17500N;
(3)桥车以20m/s的速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力.
解析
解:(1)若桥面为凹形,在最低点有:
解得:=20000+2000×5N=30000N
即汽车对桥的压力为30000N.
(2)若桥面为凸形,在最高点有:
解得:=20000-2500N=17500N
即汽车对桥的压力为17500N.
(3)当对桥面刚好没有压力时,只受重力,重力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
mg=m
解得:v==20
m/s
答;(1)若桥面为凹形,轿车以20m/s的速度通过桥面最底点时,对桥面压力是30000N;
(2)若桥面为凸形,轿车以10m/s的速度通过桥面最高点时,对桥面压力是17500N;
(3)桥车以20m/s的速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力.
如图所示,质量相等的汽车甲和汽车乙,以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,汽车甲在汽车乙的外侧.两车沿半径方向受到的摩擦力分别为f甲和f乙,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:设两汽车的质量为m,速率为v,半径分别为r甲和r乙,根据牛顿第二定律得:
Ff甲=m,Ff乙=m
由题r甲>r乙,则得到:Ff甲<Ff乙.
故选C
如图所示光滑管形圆轨道半径为R(管径远小 于R),小球a、b大小相同,质量均为m,其直径略小于管径,能在管中无摩擦运动.两球先后以相同速度v通过轨道最低点,且当小球a在最低点时,小球b在最高点,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、b在最高点无压力时,向心力F1=mg;a在最低点时,向心力F2=m=5mg;即a球比b球所需向心力大4mg;故A错误;
B、当小球对轨道无压力时,则有:mg=m,解得:v1=
;即当速度为
时,小球在轨道最高点对轨道无压力;
由机械能守恒定律可得,mg2R=mv22-
mv12;
求出小球在最低点时的速度v2=,当速度为
时,小球在最高点对轨道无压力;故B正确;
C、因小球在管内转动,则内管可对小球提供向上的支持力,故可看作是杆模型;
故小球的最高点的速度只要大于等于零,小球即可通过最高点,结合B项分析可知C错误;
D、在最高点时,T1+mg=m
最低点时,T2-mg=m
T2-T1=2mg+m()
由机械能守恒定律可得,mg2R=mv22-
mv12;
要使小球a对轨道最低点的压力比小球b对轨道最高点的压力大6mg,则要m()=4mg,由A分析可知当b在最高点无压力时,m(
)=4mg,再根据B项分析可知,当速度为
时,小球在最高点对轨道无压力,则当v≥
,小球a对轨道最低点的压力比小球b对轨道最高点的压力大6mg,故D正确.
故选BD
如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动,只要运动角速度合适,螺丝帽恰好不下滑,假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数μ,认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时,下述分析正确的是( )
正确答案
解析
解:A、螺丝帽恰好不下滑,知螺丝帽受到重力和最大静摩擦力平衡.故A正确.
B、螺丝帽在水平方向受到的弹力提供向心力,弹力的方向指向圆心.故B错误.
C、根据mg=f=μN,解得N=,根据N=mrω2,解得
.故C正确.
D、若杆转动加快,则向心力增大,弹力增大,最大静摩擦力增大,螺丝帽受重力和静摩擦力仍然平衡.故D错误.
故选AC.
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