- 向心力
- 共7577题
人手里抓住一根长为L的轻绳的一端,绳的另一端系着一个小球,若小球能在竖直面内作圆周运动,则它经过最高点的速度v应满足的条件是( )
正确答案
解析
解:小球刚好通过最高点,细绳的拉力为零,由重力提供向心力,小球的速度取最小值,有:mg=m
解得:v=.
所以小球经过最高点的速度v应满足的条件是v≥.故A正确.
故选:A
某个25kg的小孩坐在秋千板上,秋千板离拴绳子的横梁2.5m.如果秋千板摆动经过最低位置时的速度是3m/s,这时秋千板所受的压力为______N、方向为______(g取10m/s2,秋千板的质量不计.)
正确答案
340
竖直向下
解析
解:以小孩为研究对象,根据牛顿第二定律得:
FN-mg=m
得到秋千板对小孩的支持力:FN=mg+m=25×
=340N
由牛顿第三定律得小孩对秋千板的压力大小为340N,方向竖直向下.
故答案为:340,竖直向下
在如图所示的圆锥摆中,圆锥小球的质量为m,细绳长度为l,小球运动过程中学生与竖直方向的夹角为θ.则小球做圆周运动的周期T=______;细绳的拉力大小F=______.
正确答案
解:小球受重力和拉力作用,两个力的合力提供向心力,根据合成法得:Fcosθ=mg
所以:F=
根据牛顿第二定律得:mgtanθ=mr
又 r=lsinθ
整理得:T=
故答案为:,
解析
解:小球受重力和拉力作用,两个力的合力提供向心力,根据合成法得:Fcosθ=mg
所以:F=
根据牛顿第二定律得:mgtanθ=mr
又 r=lsinθ
整理得:T=
故答案为:,
甲、乙两个物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1:2,转动半径之比为1:2,在相同时间里甲转过60°角,乙转过45°角.则它们的向心力之比为( )
正确答案
解析
解:相同时间里甲转过60°角,乙转过45°角,根据角速度定义ω=可知甲、乙的角速度之比为
ω1:ω2=4:3
由题意
r1:r2=1:2
m1:m2=1:2
根据公式式F向=mω2r
F1:F2=m1ω12r1:m2ω22r2=4:9
故选C.
如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角θ=45°,一条长为L的绳(质量不计),一端固定在圆锥体的顶点O处,另一端拴着一个质量为m的小物体(可看成质点),物体以速率v绕圆锥体的轴线在水平面内做匀速圆周运动.
(1)当小物体刚要离开圆锥面时速度v0的大小;
(2)当时,求绳对物体的拉力FT1;
(3)当时,求绳对物体的拉力FT2.
正确答案
解:(1)当物体刚离开锥面时,由重力和绳子的拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
mgtanθ=m
解之得:v0=
(2)因<v0,则物体会受到斜面的支持力,因此由支持力、重力与拉力的合力提供向心力.
对球受力分析,如图所示,则有:
FT1sinθ-Ncosθ=m…①
FT1cosθ+Nsinθ=mg…②
由①②联式解之得:FT1=mg;
(3)因>v0,物体离开斜面,只由重力与拉力的合力提供向心力,且细绳与竖直方向夹角已增大.
如图所示,设线与竖直方向上的夹角为α,
FT2sinα=m…③
FT2cosα=mg…④
由③④联式解得:FT2=2mg.
答:(1)当小物体刚要离开圆锥面时速度v0的大小为;
(2)当时,绳对物体的拉力FT1为
mg;
(3)当时,绳对物体的拉力FT2为2mg.
解析
解:(1)当物体刚离开锥面时,由重力和绳子的拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
mgtanθ=m
解之得:v0=
(2)因<v0,则物体会受到斜面的支持力,因此由支持力、重力与拉力的合力提供向心力.
对球受力分析,如图所示,则有:
FT1sinθ-Ncosθ=m…①
FT1cosθ+Nsinθ=mg…②
由①②联式解之得:FT1=mg;
(3)因>v0,物体离开斜面,只由重力与拉力的合力提供向心力,且细绳与竖直方向夹角已增大.
如图所示,设线与竖直方向上的夹角为α,
FT2sinα=m…③
FT2cosα=mg…④
由③④联式解得:FT2=2mg.
答:(1)当小物体刚要离开圆锥面时速度v0的大小为;
(2)当时,绳对物体的拉力FT1为
mg;
(3)当时,绳对物体的拉力FT2为2mg.
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