- 向心力
- 共7577题
如图一辆质量为500kg的汽车通过一座半径为50m的圆弧形拱桥顶部时.
(1)如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部,则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大?
(2)如果汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零,则汽车通过拱桥的顶部时速度是多大?
(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,速度至少多大.(重力速度g取10m/s2,地球半径R取6.4×103km)
正确答案
解:(1)汽车受重力G和拱桥的支持力F,根据牛顿第二定律有:
G-F=m
解得:F=G-m=5000-500×
=4640N
根据牛顿第三定律,汽车对拱桥的压力为4640N;
(2)汽车只受重力G,所以:
G=m
解得:v1==
=10
m/s;
(3)利用第2问的结论,有:
m/s=8km/s
答:(1)如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部,则汽车对圆弧形拱桥的压力是4640N;
(2)如果汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零,则汽车通过拱桥的顶部时速度是10m/s;
(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,速度至少8km/s.
解析
解:(1)汽车受重力G和拱桥的支持力F,根据牛顿第二定律有:
G-F=m
解得:F=G-m=5000-500×
=4640N
根据牛顿第三定律,汽车对拱桥的压力为4640N;
(2)汽车只受重力G,所以:
G=m
解得:v1==
=10
m/s;
(3)利用第2问的结论,有:
m/s=8km/s
答:(1)如果汽车以6m/s的速度经过拱桥的顶部,则汽车对圆弧形拱桥的压力是4640N;
(2)如果汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零,则汽车通过拱桥的顶部时速度是10m/s;
(3)设想拱桥的半径增大到与地球半径一样,那么汽车要在这样的桥面上腾空,速度至少8km/s.
(2015•苏州模拟)如图所示,水平转台上有一个质量m=1kg的小物体,离转台中心的距离为r=0.5m.求:
(1)若小物体随转台一起转动的线速度大小为1m/s,物体的角速度多大;
(2)在第(1)问条件下,物体所受的摩擦力为多大;
(3)若小物体与转台之间的最大静摩擦力大小为4.5N,小物体与转台间不发生相对滑动时,转台转动的最大角速度应为多大?
正确答案
解:(1)已知 v=1m/s,r=0.5m,则
由
(2)小物体随转台一起转动,向心力由转台对小物体的静摩擦力提供,由牛顿第二定律得:
物体所受的摩擦力
(3)当小物体所受静摩擦力最大时,角速度最大.
有
答:
(1)物体的角速度为2rad/s.
(2)物体所受的摩擦力为2N.
(3)小物体与转台间不发生相对滑动时,转台转动的最大角速度应为3rad/s.
解析
解:(1)已知 v=1m/s,r=0.5m,则
由
(2)小物体随转台一起转动,向心力由转台对小物体的静摩擦力提供,由牛顿第二定律得:
物体所受的摩擦力
(3)当小物体所受静摩擦力最大时,角速度最大.
有
答:
(1)物体的角速度为2rad/s.
(2)物体所受的摩擦力为2N.
(3)小物体与转台间不发生相对滑动时,转台转动的最大角速度应为3rad/s.
如图所示,绳一端系着质量m=0.3kg的小球,另一端被小孩用手拉着,使小球在水平面内做匀速圆周运动,且拉绳的手保持静止,已知绳子与竖直方向的夹角θ=53°,手拉绳的一端到球心的距离L=0.5m(sin53°=0.8,cos53°=0.6,g=10m/s2)
(1)小球做匀速圆周运动所需的向心力大小
(2)小球做匀速圆周运动的线速度大小、
(3)已知小球m做匀速圆周运动的平面与水平地面的高度h=0.45m,若细绳突然被剪断,求小球落地点与O点在水平面上的投影点A的距离.
正确答案
解:(1)对小球进行受力分析有:
因为小球在水平面内做圆周运动,小球所受合力提供圆周运动向心力有:
Tsin53°=F合
Tcos53°=mg
所以可得小球圆周运动的需向心力的大小为:F=F合=
(2)由几何关系知小球圆周运动的半径为:r=Lsin53°=0.5×0.8m=0.4m
根据向心力表达式有:F=,得小球圆周运动的线速度为:v=
2.3m/s
(3)小球在绳断后做平抛运动,根据初速度和抛出点高度,由平抛知识知,小球做平抛的水平射程为:
x=
如图根据几何关系有:
落地点距A点的水平距离为:L=
答:(1)小球做匀速圆周运动所需的向心力大小为4N;
(2)小球做匀速圆周运动的线速度大小为2.3m/s;
(3)已知小球m做匀速圆周运动的平面与水平地面的高度h=0.45m,若细绳突然被剪断,求小球落地点与O点在水平面上的投影点A的距离为0.80m.
解析
解:(1)对小球进行受力分析有:
因为小球在水平面内做圆周运动,小球所受合力提供圆周运动向心力有:
Tsin53°=F合
Tcos53°=mg
所以可得小球圆周运动的需向心力的大小为:F=F合=
(2)由几何关系知小球圆周运动的半径为:r=Lsin53°=0.5×0.8m=0.4m
根据向心力表达式有:F=,得小球圆周运动的线速度为:v=
2.3m/s
(3)小球在绳断后做平抛运动,根据初速度和抛出点高度,由平抛知识知,小球做平抛的水平射程为:
x=
如图根据几何关系有:
落地点距A点的水平距离为:L=
答:(1)小球做匀速圆周运动所需的向心力大小为4N;
(2)小球做匀速圆周运动的线速度大小为2.3m/s;
(3)已知小球m做匀速圆周运动的平面与水平地面的高度h=0.45m,若细绳突然被剪断,求小球落地点与O点在水平面上的投影点A的距离为0.80m.
太阳质量为M,地球质量为m,地球绕太阳公转的周期为T,万有引力恒量值为G,地球公转半径为R,地球表面重力加速度为g.则以下计算式中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、g表示地球表面重力加速度,所以mg不能表示地球公转所需的向心力,故A错误;
B、根据解得:R=
,故B正确;
C、根据,解得:ω=
,故C正确;
D、根据解得:a=
,故D正确.
故选BCD
汽车通过凹形桥最低点时( )
正确答案
解析
解:
A、汽车通过凹形桥的最低点时,向心加速度竖直向上,根据牛顿运动定律得知,汽车过于超重状态,所以车对桥的压力比汽车的重力大,故A正确.
B、C、D、对汽车,根据牛顿第二定律得:N-mg=m,则得N=mg+m
>mg,可见,v越大,路面的支持力越大,据牛顿第三定律得知,车对桥面的压力越大,而且汽车对桥的压力大于重力,不可能为零,故BC错误,D正确.
故选:AD
扫码查看完整答案与解析