- 向心力
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如图甲所示,轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球,现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动.小球运动到最高点时,杆与小球间弹力大小为F,小球在最高点的速度大小为v,其F一v2图象如乙图所示.则( )
正确答案
解析
解:A、在最高点,若v=0,则N=mg=a;若N=0,则mg=m,解得g=
,m=
R,故A正确,B错误;
C、由图可知:当v2<b时,杆对小球弹力方向向上,当v2>b时,杆对小球弹力方向向下,所以当v2=c时,杆对小球弹力方向向下,所以小球对杆的弹力方向向上,故C正确;
D、若c=2b.则N+mg=m,解得N=a=mg,故D正确.
故选:ACD
在稳定轨道上的空间站中,物体处于完全失重状态.空间站中有如图所示的装置,半径分别为r和R(R>r)的甲、乙两个光滑的圆形轨道安置在同一竖直平面上,轨道之间有一条水平轨道CD相通,宇航员让一小球以一定的速度先滑上甲轨道,通过粗糙的CD段,又滑上乙轨道,最后离开两圆轨道,那么下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球处于完全失重状态,对直轨道无压力,不受摩擦力,做匀速直线运动.故A正确.
B、小球处于完全失重状态,在圆轨道中做匀速圆周运动,则小球通过两轨道的最高点速度大小相等,故B错误;
C、小球处于完全失重状态,在圆轨道中做匀速圆周运动,只要有速度,就能通过圆轨道.故C错误.
D、在圆轨道中做匀速圆周运动,靠轨道的压力提供向心力,即N=m,半径小,则对轨道的压力大.故D正确.
故选:AD
如图所示,长为L的细线,一端固定在O点,另一端系一个球.把小球拉到与悬点O处于同一水平面的A点,并给小球竖直向下的初速度,使小球绕O点在竖直平面内做圆周运动.要使小球能够在竖直平面内做圆周运动,在A处小球竖直向下的最小初速度应为( )
正确答案
解析
解:当小球恰好到达圆周的最高点B时,由重力提供向心力,则有
mg=m,得
根据机械能守恒定律得:
mgL+=
解得,
故选C
如图,一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心OO′转动,筒内壁粗糙,筒口半径和筒高分别为R和H,筒内壁A点的高度为筒高的一半,内壁上有一质量为m的小物块.求(已知重力加速度为g)
①当筒不转动时,物块静止在筒壁A点受到的摩擦力和支持力的大小;
②当物块在A点随筒做匀速转动,且其受到的摩擦力为零时,圆锥筒转动的角速度.
正确答案
解:当筒不转动时,物块静止在筒壁A点时受到的重力、摩擦力和支持力三力作用而平衡,由平衡条件得摩擦力的大小为:
f=mgsinθ=mg
支持力的大小为:N=mgcosθ=mg
②当物块在A点随筒做匀速转动,且其所受到的摩擦力为零时,物块在筒壁A点时受到的重力和支持力作用,它们的合力提供向心力,设筒转动的角速度为ω,有:mgtanθ=mω2•
由几何关系得:tanθ=
联立以上各式解得:ω=
答:①当筒不转动时,物块静止在筒壁A点受到的摩擦力为mg,支持力为mg
;
②当物块在A点随筒做匀速转动,且其受到的摩擦力为零时,圆锥筒转动的角速度为.
解析
解:当筒不转动时,物块静止在筒壁A点时受到的重力、摩擦力和支持力三力作用而平衡,由平衡条件得摩擦力的大小为:
f=mgsinθ=mg
支持力的大小为:N=mgcosθ=mg
②当物块在A点随筒做匀速转动,且其所受到的摩擦力为零时,物块在筒壁A点时受到的重力和支持力作用,它们的合力提供向心力,设筒转动的角速度为ω,有:mgtanθ=mω2•
由几何关系得:tanθ=
联立以上各式解得:ω=
答:①当筒不转动时,物块静止在筒壁A点受到的摩擦力为mg,支持力为mg
;
②当物块在A点随筒做匀速转动,且其受到的摩擦力为零时,圆锥筒转动的角速度为.
如图所示,汽车在一段丘陵地匀速行驶时.由于轮胎太旧,发生爆胎,爆胎可能性最大的地点是( )
正确答案
解析
解:在最高点有:mg-N=,得:
N=mg-.
在最低点有:N-mg=得:
N=mg+.
在平地,N=mg.所以在b点支持力最大,爆胎的可能性最大.
故选:B
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