- 向心力
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饫度为L=0.4m的轻质细杆OA,A端连有一质量为m=2kg的小球,如图所示,小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动,通过最高点时小球的速率是1m/s,g=10m/s2,则此时细杆对小球的作用力为( )
正确答案
解析
解:在最高点,假设杆子对小球的作用力方向向上,根据牛顿第二定律得,
mg-F=m,
解得F=,可知杆子对小球的作用力大小为15N,方向向上.故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
(2015秋•重庆校级期末)甲、乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1:2,运动轨道半径之比为1:2.当甲转过60°时,乙转过了45°,则它们所受的合外力大小之比为( )
正确答案
解析
解:当甲转过60°时,乙转过了45°,根据ω=知,角速度之比为4:3.
根据得,甲乙的质量比为1:2,轨道半径比为1:2.角速度之比为4:3.知所受的合外力之比为4:9.故D正确,A、B、C错误.
故选D.
滑板运动员在U形槽中的运动可以简化为运动员在半径为R的半圆弧槽中的运动,若滑板运动员以一定的水平初速度从A点跳入槽内,下落h高度落在最低点B左边的槽壁上,之后滑到槽最低点B的速度为v,人和滑板的质量为m,滑板与圆弧槽的动摩擦因数为μ求:
(1)人从A点跳入槽内时的初速度大小.
(2)人在圆弧槽最低点的加速度大小.
正确答案
解:(1)人下落h高度,用的时间
水平位移
因此初速度
(2)人和滑板在半圆弧槽底部时受到重力、槽底对滑板向上的支持力F和向左的滑动摩擦力,由牛顿第二定律得
则
人在圆弧槽最低点时的向心加速度大小为:
切向加速度大小为
因此人在圆弧槽最低点的加速度为
答:(1)人从A点跳入槽内时的初速度大小为.
(2)人在圆弧槽最低点的加速度大小为.
解析
解:(1)人下落h高度,用的时间
水平位移
因此初速度
(2)人和滑板在半圆弧槽底部时受到重力、槽底对滑板向上的支持力F和向左的滑动摩擦力,由牛顿第二定律得
则
人在圆弧槽最低点时的向心加速度大小为:
切向加速度大小为
因此人在圆弧槽最低点的加速度为
答:(1)人从A点跳入槽内时的初速度大小为.
(2)人在圆弧槽最低点的加速度大小为.
铁路在转弯处外轨略高于内轨的原因是( )
正确答案
解析
解:A、B、火车转弯时,为了保护铁轨,应避免车轮边缘与铁轨间的摩擦,故火车受到重力和支持力的合力完全提供向心力,有
F=mgtanθ=m
解得:v=,故A正确,B错误;
C、D、当实际速度等于v时,内、外轨都不受轮缘挤压;如果实际转弯速度大于v,有离心趋势,与外侧铁轨挤压,反之,挤压内侧铁轨,故C正确,D错误;
故选:AC
(2015秋•连云港期末)如图所示,把一个小球放在锥形玻璃漏斗中,晃动漏斗,可以使小球沿光滑的漏斗壁在水平面内做匀速圆周运动,匀速圆周运动的半径越大时,小球( )
正确答案
解析
解:A、小球受到重力和支持力,由于小球在水平面内做匀速圆周运动,所以小球的向心力由重力和支持力的合力提供.
小球做匀速圆周运动的半径r增大,向心力F=mgtanθ,不变,支持力N=不变,
根据牛顿第二定律得:mgtanθ=m得:
,因为r变大,所以v变大,
根据mgtanθ=mω2r得:ω=,因为r增大,所以ω减小,故B正确,ACD错误.
故选:B
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