- 向心力
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如图所示,一物块放在一个圆盘中,若圆盘表面与水平面的夹角为α,物块转动半径为R,与圆盘的动摩擦因数为μ,则物块和圆盘一起按如图所示匀速转动的过程中,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:AB、角速度最大的位置在最低点,此时合力提供向心力,静摩擦力沿斜面向上,且达到最大,此时F合=μmgcosα-mgsinα=mωm2R,所以角速度的最大值为ωm=.故A正确、B错误.
C、物块随圆盘向上转动过程中,圆盘对物块的弹力始终等于mgcosα,保持不变,故C正确.
D、物块随圆盘匀速转动时,合力始终指向圆心,合力大小不变,而此合力等于摩擦力和重力沿圆盘向下分力的合力,重力的分力与半径的夹角不断,由平行四边形定则可知摩擦力在变化,故D错误.
故选:AC
长度为L=0.4m,一端固定一小球,另一端固定在转动轴O上,小球绕轴在竖直平面内转动.杆的质量忽略不计,小球的质量为0.5kg.(g=10m/s2)求
(1)若小球经过最低点的速度为6m/s,此时杆对小球的弹力的大小.
(2)若小球经过最高点时,杆对小球的弹力为0,求此时小球的速度大小.
正确答案
解:(1)在最低点,杆子对小球的弹力和重力的合力提供向心力,则得:
F-mg=m
式中 R=L=0.4m
解得:F=50N
(2)小球经过最高点时,杆对小球的弹力为0,仅重力提供向心力,由牛顿第二定律得:
mg=m
解得:v=2m/s
答:(1)若小球经过最低点的速度为6m/s,此时杆对小球的弹力的大小是50N.
(2)若小球经过最高点时,杆对小球的弹力为0,此时小球的速度大小是2m/s.
解析
解:(1)在最低点,杆子对小球的弹力和重力的合力提供向心力,则得:
F-mg=m
式中 R=L=0.4m
解得:F=50N
(2)小球经过最高点时,杆对小球的弹力为0,仅重力提供向心力,由牛顿第二定律得:
mg=m
解得:v=2m/s
答:(1)若小球经过最低点的速度为6m/s,此时杆对小球的弹力的大小是50N.
(2)若小球经过最高点时,杆对小球的弹力为0,此时小球的速度大小是2m/s.
如图所示,两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动,星球A,B运动的线速度大小分别为v1和v2,星球B与O点之间的距离为L,已知A,B的中心和O三点始终共线,A和B分别在O的两侧,引力常数为G,求:
(1)两星球做圆周运动的周期
(2)星球A,B的总质量.
正确答案
解:(1)A和B和O始终共线,说明A和B有相同的角速度和周期,根据周期和线速度的关系得:,
(2)设A到O的距离为R,根据v1=ωR,v2=ωL,解得:
根据万有引力提供向心力得:
对A星球,,
对B星球,
解得:mA+mB=
答:(1)两星球做圆周运动的周期为;
(2)星球A,B的总质量为.
解析
解:(1)A和B和O始终共线,说明A和B有相同的角速度和周期,根据周期和线速度的关系得:,
(2)设A到O的距离为R,根据v1=ωR,v2=ωL,解得:
根据万有引力提供向心力得:
对A星球,,
对B星球,
解得:mA+mB=
答:(1)两星球做圆周运动的周期为;
(2)星球A,B的总质量为.
A,B两球质量分别为m1和m2,用一劲度系数为K的弹簧相连,一长为l1的细线与m1相连,置于水平光滑桌面上,细线的另一端栓在竖直轴OO′上,如图所示,当m1与m2均以角速度ω绕OO′做匀速圆周运动时,弹簧长度为l2.
(1)此时弹簧伸长量△x多大?绳子拉力T多大?
(2)将线突然烧断瞬间,A,B两球加速度各多大?
正确答案
解:(1)由题意可知,B球受到的弹簧弹力充当B球做圆周运动的向心力.设弹簧伸长△L,
满足:
解得弹簧伸长量为:△x=,
对A球分析,绳的弹力和弹簧弹力的合力充当A球做匀速圆周运动的向心力.
满足:
所以绳子的弹力为:F=+
(2)绳子烧断的瞬间,A、B两球都由弹簧的弹力提供加速度.
A球:k△L=m1a1,
解得:a1=
B球:k△L=m2a2,
解得:a2=ω2(L1+L2)
答:(1)此时弹簧伸长量为,绳子弹力为
+
(2)将线突然烧断瞬间A、B两球的加速度大小分别是和ω2(L1+L2).
解析
解:(1)由题意可知,B球受到的弹簧弹力充当B球做圆周运动的向心力.设弹簧伸长△L,
满足:
解得弹簧伸长量为:△x=,
对A球分析,绳的弹力和弹簧弹力的合力充当A球做匀速圆周运动的向心力.
满足:
所以绳子的弹力为:F=+
(2)绳子烧断的瞬间,A、B两球都由弹簧的弹力提供加速度.
A球:k△L=m1a1,
解得:a1=
B球:k△L=m2a2,
解得:a2=ω2(L1+L2)
答:(1)此时弹簧伸长量为,绳子弹力为
+
(2)将线突然烧断瞬间A、B两球的加速度大小分别是和ω2(L1+L2).
质量相等的甲、乙颗卫星分别贴近某星球表面和地球表面围绕其做匀速圆周运动,已知该星球和地球的密度相同,半径分别为R和r,则( )
正确答案
解析
解:设星球的半径是R,地球的半径是r.
A、万有引力分别提供两者的向心力,即,则a=
=
=
,故甲、乙两颗卫星的加速度之比等于R:r.根据
知,
,结合A的分析知,线速度之比为R:r,故A错误,C正确.
B、由Fn=man,质量相等,加速度之比为R:r,则向心力之比为R:r,故B错误.
D、由线速度公式v=,则T=
,可知、乙两颗卫星的周期之比等于1:1,故D正确.
故选:CD.
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