- 向心力
- 共7577题
(2015秋•无锡期末)有一水平放置的圆盘,上面放一劲度系数为k的弹簧,如图所示,弹簧的一端固定于轴O上,另一端系一质量为m的物体A,物体与盘面间的动摩擦因数为μ,开始时弹簧未发生形变,长度为l.设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力.求:
(1)盘的转速ω0多大时,物体A开始滑动?
(2)当转速缓慢增大到2ω0时,A仍随圆盘做匀速圆周运动,弹簧的伸长量△x是多少?
正确答案
解:若圆盘转速较小,则静摩擦力提供向心力,当圆盘转速较大时,弹力与静摩擦力的合力提供向心力.
(1)当圆盘转速为n0时,A即将开始滑动,此时它所受的最大静摩擦力提供向心力,则有:
,
解得:.
即当时物体A开始滑动.
(2)当圆盘转速达到2ω0时,物体受到的最大静摩擦力已不足以提供向心力,需要弹簧的弹力来补充,
即:,
r=R+△x
解得:.
答:(1)盘的转速是时,物体A开始滑动;
(2)当转速缓慢增大到2ω0时,A仍随圆盘做匀速圆周运动,弹簧的伸长量△x是.
解析
解:若圆盘转速较小,则静摩擦力提供向心力,当圆盘转速较大时,弹力与静摩擦力的合力提供向心力.
(1)当圆盘转速为n0时,A即将开始滑动,此时它所受的最大静摩擦力提供向心力,则有:
,
解得:.
即当时物体A开始滑动.
(2)当圆盘转速达到2ω0时,物体受到的最大静摩擦力已不足以提供向心力,需要弹簧的弹力来补充,
即:,
r=R+△x
解得:.
答:(1)盘的转速是时,物体A开始滑动;
(2)当转速缓慢增大到2ω0时,A仍随圆盘做匀速圆周运动,弹簧的伸长量△x是.
长度为0.5m的轻质细杆OA,A端有一质量为3kg的木球,以O点为圆心,在竖直面内作圆周运动,如图所示,小球通过最高点的速度为2m/s,取g=10m/s2,则此时球对轻杆的力大小是______,方向______.
正确答案
6N
竖直向下
解析
解:小球到达最高点时,受重力和杆的弹力,先假设为向下的弹力,由牛顿第二定律
F+mg=.
解得F=-6N<0.
故弹力的方向与假设的方向相反,为向上的6N支持力;
根据牛顿第三定律,球对杆有向下的6N压力.
故答案为:6N;竖直向下.
质量为2000kg的小汽车以10m/s的速度驶过一段半径为50m的圆凹形路面,当汽车到达最底端时,对路面的压力为(g取10m/s2)______ N.
正确答案
24000
解析
解:根据牛顿第二定律得,
解得N=N=24000N.
故答案为:24000N.
轻杆一端固定在光滑水平轴O上,另一端固定一质量为m的小球,如图所示,给小球一初速度,使其在竖直平面内做圆周运动,且通过最高点P时杆对小球作用力大小为2mg,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球在竖直面内做圆周运动最高点合外力提供圆周运动向心力,由于杆对球的作用力为2mg,若此时杆表示为对球的支持力则合力竖直向上不指向圆心不合题意,故此时杆只能为拉力,根据合力提供向心力可知,2mg+mg=m,可得小球在最高点的速度
,故A错误;
B、由A分析知,在最高点杆对球的作用力一定为拉力,故B正确;
CD、在小球从最低点运动到最高点的过程中由动能定理有:,可得小球在最低点时的速度为:
,再根据合力提供圆周运动向心力有:
可得杆对球的拉力为:
,故D正确,C错误.
故选:BD.
质量为60kg的体操运动员,做“单臂大回环”,用一只手抓住单杠,伸展身体,以单杠为轴做圆周运动.此过程中,运动员到在最低点时手臂受的拉力至少约为(忽略空气阻力,g=10m/s2)( )
正确答案
解析
解:设人的长度为l,人的重心在人体的中间.
最高点的最小速度为零,根据动能定理得:
mgl=
解得最低点人的速度v=
根据牛顿第二定律得,F-mg=m解得F=5mg=3000N.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
扫码查看完整答案与解析