- 向心力
- 共7577题
如图所示,在同一竖直平面内有A、B两物体,A物体从a点起,以角速度ω沿顺时针方向做半径为R的匀速圆周运动,同时B物体从圆心O点自由下落,若要A、B两物体在d点相遇,求角速度ω须满足的条件.
正确答案
解:物体B从O点做自由落体运动,根据R=得:tB=
A和B两物在d点相遇,所以A运动的时间为tA=(n+)T=(n+
)•
,(n=0,1,2…)
因为tA=tB,则得:(n+)•
=
解得:ω=2π(n+)
,(n=0,1,2…)
答:若要A、B两物体在d点相遇,角速度ω须满足的条件是ω=2π(n+)
,(n=0,1,2…).
解析
解:物体B从O点做自由落体运动,根据R=得:tB=
A和B两物在d点相遇,所以A运动的时间为tA=(n+)T=(n+
)•
,(n=0,1,2…)
因为tA=tB,则得:(n+)•
=
解得:ω=2π(n+)
,(n=0,1,2…)
答:若要A、B两物体在d点相遇,角速度ω须满足的条件是ω=2π(n+)
,(n=0,1,2…).
如图所示,在以角速度ω=2rad/s匀速转动的水平圆盘上,放一质量m=5kg的滑块,滑块离转轴的距离r=0.2m,滑块跟随圆盘一起做匀速圆周运动(二者未发生相对滑动).
(1)滑块运动的线速度大小;
(2)滑块受到静摩擦力的大小和方向;
(3)假如物块与圆盘之间滑动摩擦因数为0.18,那么要使物块与转盘不发生相对滑动,求角速度最大值为多少?设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.g=10m/s2.
正确答案
解:(1)根据角速度与线速度的关系知
滑块的线速度大小v=rω=0.2×2m/s=0.4m/s
(2)由题意知,滑块受竖直向下的重力和竖直向上的支持力还有静摩擦力作用,根据合力提供圆周运动向心力知,此时静摩擦力与滑块圆周运动向心力相等,故滑块受到静摩擦力的大小
因为静摩擦力提供圆周运动向心力知,静摩擦力的方向指向转轴.
(3)由静摩擦力提供圆周运动向心力,据
知摩擦力最大时,滑块对应最大角速度
故
答:(1)滑块运动的线速度大小为0.4m/s;
(2)滑块受到静摩擦力的大小为4N和方向指向转轴(圆周运动的圆心);
(3)假如物块与圆盘之间滑动摩擦因数为0.18,那么要使物块与转盘不发生相对滑动,角速度最大值为3rad/s.
解析
解:(1)根据角速度与线速度的关系知
滑块的线速度大小v=rω=0.2×2m/s=0.4m/s
(2)由题意知,滑块受竖直向下的重力和竖直向上的支持力还有静摩擦力作用,根据合力提供圆周运动向心力知,此时静摩擦力与滑块圆周运动向心力相等,故滑块受到静摩擦力的大小
因为静摩擦力提供圆周运动向心力知,静摩擦力的方向指向转轴.
(3)由静摩擦力提供圆周运动向心力,据
知摩擦力最大时,滑块对应最大角速度
故
答:(1)滑块运动的线速度大小为0.4m/s;
(2)滑块受到静摩擦力的大小为4N和方向指向转轴(圆周运动的圆心);
(3)假如物块与圆盘之间滑动摩擦因数为0.18,那么要使物块与转盘不发生相对滑动,角速度最大值为3rad/s.
如图所示,置于圆形水平转台上的小物块随转台转动.若转台以角速度ω0=2rad/s.转动时,物块恰好与平台发生相对滑动.现测得小物块与转轴间的距离l1=0.50m,设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2.
(1)求小物块与转台间的摩擦因数.
(2)若小物块与转轴间距离变为l2=1.0m,则水平转台转动的角速度最大为多少?
正确答案
解:(1)恰好发生相对滑动时由最大静摩擦力提供圆周运动向心力:
f=μmg=mω02l1
解得:μ=0.2
(2)转动半径变为l2时有:
μmg=mωm2l2
解得:ωm=rad/s.
答:(1)小物块与转台间的摩擦因数是0.2.
(2)若小物块与转轴间距离变为l2=1.0m,则水平转台转动的角速度最大为rad/s.
解析
解:(1)恰好发生相对滑动时由最大静摩擦力提供圆周运动向心力:
f=μmg=mω02l1
解得:μ=0.2
(2)转动半径变为l2时有:
μmg=mωm2l2
解得:ωm=rad/s.
答:(1)小物块与转台间的摩擦因数是0.2.
(2)若小物块与转轴间距离变为l2=1.0m,则水平转台转动的角速度最大为rad/s.
如图所示,质量分别为M和m的两个小球A、B套在光滑水平直杆P上,整个直杆被固定于竖直转轴上,并保持水平,两球间用劲度系数为K,自然长度为L的轻质弹簧连接在一起,左边小球被轻质细绳拴在竖直转轴上,细绳长度也为L,现欲使横杆P随竖直转轴一起在水平面内匀速转动,其角速度为ω,求当弹簧长度稳定后,细绳的拉力和弹簧的总长度各为多少?
正确答案
解:设直杆匀速转动时,弹簧伸长量为x,
对A球有:FT-F=Mω2L
对B球有:F=mω2(2L+x)
F=Kx
解以上方程组可得:
则弹簧的总长为:
答:当弹簧长度稳定后,细绳的拉力为,弹簧的总长度为
.
解析
解:设直杆匀速转动时,弹簧伸长量为x,
对A球有:FT-F=Mω2L
对B球有:F=mω2(2L+x)
F=Kx
解以上方程组可得:
则弹簧的总长为:
答:当弹簧长度稳定后,细绳的拉力为,弹簧的总长度为
.
如图所示,半径r=0.5m的光滑圆轨道被竖直固定在水平地面上,圆轨道最低处有一小球(小球的半径比r小很多).现给小球一个水平向右的初速度v0,要使小球不脱离轨道运动,v0应满足( )
正确答案
解析
解:最高点的临界情况:mg=,解得v=
根据动能定理得,-mg•2r=
解得v0=5m/s.
若不通过四分之一圆周,根据动能定理有:
-mgr=0-
解得
所以v0≥5m/s或.故D正确,A、B、C错误.
故选D.
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