- 向心力
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如图为工厂中吊车示意图,设钢丝长3m,它吊着质量为2.1t的铸件,车以2m/s匀速行驶,当车突然刹车停止运动时,钢丝绳受到的拉力为______N.
正确答案
2.38×104
解析
解:由题意知,当车突然刹车停止运动时,铸件开始做圆周运动,其所受合力提供向心力,
即有:F-mg=m
得:F=m(g+)=2.1×103×(10+
)=2.38×104N
故答案为:2.38×104
如图所示,质量为m,带电量为-q的小球悬于O点,O点处于水平放置的相距为d、电势差为U的两带电的平行金属板正中,现给小球一个水平初速度,小球恰能在竖直面内做匀速圆周运动,下列正确的是( )
(1)平行金属板中的电场方向竖直向下
(2)小球在未给初速度前悬线张力为mg;
(3)小球做匀速圆周运动时张力大小保持不变
(4)U=.
正确答案
解析
解:(1)由题意可知,小球恰能做匀速圆周运动,则电场力与重力平衡,由拉力提供向心力,从而得出电场力方向竖直向上,由于带负电,所以电场强度方向竖直向下,故符合题意.
(2)小球在未给初速度前,由于重力等于电场力,所以悬线张力为零,故不符合题意;
(3)小球在拉力的作用上,做匀速圆周运动,则有拉力的大小不变,方向指向圆心.故符合题意;
(4)根据电场力等于重力,则有,所以U=
,故符合题意,
所以D正确,ABC均错误;
故选:D
(2015秋•兰州校级月考)如图所示,在固定的圆锥形漏斗的光滑内壁上,有两个小物块A和B,质量分别为mA和mB,它们分别紧贴漏斗的内壁在不同的水平面上做匀速圆周运动.则以下叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:ABD、对A、B两球中任意一球研究,进行受力分析,如图,球只受重力和漏斗给的支持力N.如图所示.设内壁与水平面的夹角为θ.
根据牛顿第二定律有:mgtanθ=mω2r=m=m
r
则得ω=,v=
,T=2π
可知,小球的轨道半径越大的角速度越小,线速度越大,周期越大,与两球质量大小无关.所以A的角速度小于物块B的角速度,A的线速度大于B的线速度,物块A的周期始终大于物块B的周期,故A错误,BD正确;
C、支持力 N=,m和θ相同,知两球所受的支持力相等,则两球对漏斗内壁的压力大小相等.故C错误;
故选:BD
一质量为2kg的小球,用0.5m长的细线拴住在竖直面内做圆周运动,求:(g=10m/s2)
(1)要使小球恰能过最高点A,求小球在最高点的速度大小?
(2)当小球在最低点速度为5m/s时,细线的拉力是多少?
正确答案
解:(1)当细线拉力为零时,有:
解得:.
故小球恰好能通过最高点时的速度为m/s.
(2)根据牛顿第二定律得,
解得:T=120N.
答:(1)要使小球恰能过最高点A,小球在最高点的速度大小为m/s;
(2)当小球在最低点速度为5m/s时,细线的拉力是120N.
解析
解:(1)当细线拉力为零时,有:
解得:.
故小球恰好能通过最高点时的速度为m/s.
(2)根据牛顿第二定律得,
解得:T=120N.
答:(1)要使小球恰能过最高点A,小球在最高点的速度大小为m/s;
(2)当小球在最低点速度为5m/s时,细线的拉力是120N.
山东电视台“快乐向前冲”节目的场地设施如图所示,AB为水平直轨道,上面安装有电动悬挂器,可以载人运动,水面上漂浮着一个半径为R、角速度为ω、铺有海绵垫的转盘,转盘的轴心离平台的水平距离为L,平台边缘与转盘平面的高度差为H.选手抓住悬挂器可以在电动机的带动下,从A点下方的平台边缘处沿水平方向做初速度为零、加速度为a的匀加速直线运动.选手必须作好判断,在合适的位置释放,才能顺利落在转盘上.设选手的质量为m(不计身高),他与转盘间的最大静摩擦力为fm,重力加速度为g.
(1)假设选手落到转盘上相对转盘速度立即变为零,为保证他落在任何位置都不会被甩下转盘,转盘的角速度ω应限制在什么范围?
(2)若已知H=5m,L=8m,a=2m/s2,g=10m/s2,且选手从某处C点释放能恰好落到转盘的圆心上,则他从平台出发至落到转盘上所用时间?
正确答案
解:(1)设人落在距圆心R处不至被甩下,最大静摩擦力提供向心力,则有:
μmg≥mω2•R
即转盘转动的角速度满足:ω≤.
(2)沿水平加速段位移为x1,时间为t1;平抛运动的水平位移为x2,时间为t2.
则加速时有:
x1=at2
v=at1
平抛运动阶段:
x2=vt2
H=gt2
全程水平方向:
x1+x2=L
代入数据,联立各式解得:
t1=2s
平抛运动的时间:
t2=
故从平台出发至落到转盘上所用总时间为:
t=t1+t2=2+1=3s
答:(1)转盘的角速度ω不应大于.
(2)选手从平台出发至落到转盘上所用时间为3s.
解析
解:(1)设人落在距圆心R处不至被甩下,最大静摩擦力提供向心力,则有:
μmg≥mω2•R
即转盘转动的角速度满足:ω≤.
(2)沿水平加速段位移为x1,时间为t1;平抛运动的水平位移为x2,时间为t2.
则加速时有:
x1=at2
v=at1
平抛运动阶段:
x2=vt2
H=gt2
全程水平方向:
x1+x2=L
代入数据,联立各式解得:
t1=2s
平抛运动的时间:
t2=
故从平台出发至落到转盘上所用总时间为:
t=t1+t2=2+1=3s
答:(1)转盘的角速度ω不应大于.
(2)选手从平台出发至落到转盘上所用时间为3s.
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