- 向心力
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如图所示,M为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块,abcd为半径是R的
光滑圆弧形轨道,a为轨道的最高点,地面水平且有一定长度.今将质量为m的小球在d点的正上方高为h处由静止释放,让其自由下落到d处切入轨道内运动,不计空气阻力,则( )
正确答案
解析
解:A、小球恰能通过a点的条件是小球的重力提供向心力,
根据牛顿第二定律:mg=
解得:v=
根据动能定理:mg(h-R)=mv2
得:h=R
若要释放后小球就能通过a点,则需满足h≥R,故A错误;
小球离开a点时做平抛运动,用平抛运动的规律,
水平方向的匀速直线运动:x=vt
竖直方向的自由落体运动:R=gt2,
解得:x=R>R,故无论怎样改变h的大小,都不可能使小球通过a点后落回轨道内,小球将通过a点不可能到达d点.只要改变h的大小,就能改变小球到达a点的速度,就有可能使小球通过a点后,落在de之间.故B错误,CD正确.
故选:CD.
一轻杆一端固定质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动,如图所示,则下列说法错误的是( )
正确答案
解析
解:A、当小球在最高点恰好只有重力作为它的向心力的时候,此时球与杆没有作用力,所以A正确.
B、轻杆带着物体做圆周运动,杆可以提供沿杆背向圆心的力,只要物体能够到达最高点就可以做完整的圆周运动,所以速度可以为零,所以B正确.
C、小球在最高点时,如果速度由零增加到,则此时重力和杆的支持力提供向心力有:mg-F=m
,可知随着速度的增加,F会变小,选项C错误.
D、小球在最高点时,如果速度由继续增加,则此时重力和杆的拉力提供向心力有:mg+T=m
,可知随着速度的增加,T会变大,选项D错误.
本题选错误的,故选:CD
如图所示,轻绳长为L=1m一端系一个质量m=1kg小球,另一端固定于O点,使悬线拉紧与竖直方向成一角度,然后由静止释放小球,小球到达最低点时速度为1m/s,g取10m/s2.求在最低点绳对小球的拉力.
正确答案
解:小球经过最低点时,由重力与绳子拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
T-mg=m
得,T=m(g+)=1×(10+
)N=11N
答:在最低点绳对小球的拉力为11N.
解析
解:小球经过最低点时,由重力与绳子拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
T-mg=m
得,T=m(g+)=1×(10+
)N=11N
答:在最低点绳对小球的拉力为11N.
A、B两球质量分别为0.1kg和0.4kg,用一劲度系数为K=640N/m的弹簧相连,一长为L1=40cm的细线与A相连,置于水平光滑桌面,细线的另一端拴在竖直轴OO′上,如图所示,当A与B均以n=120r/min的转速绕OO′做匀速圆周运动时,此时弹簧的长度为L2=60cm.
求:(π2≈10)
(1)此时弹簧伸长量多大?
(2)绳子张力多大?
正确答案
解:(1)对B球有:
F=m2(l1+l2)ω 2
又根据胡克定律得:
F=kx
所以弹簧的形变量:
x==
=
=0.1m=10cm;
(2)对A球有:T-F=m1l1ω2,
解得:
T=[m2l2+(m1+m2)l1]ω2=[0.4×0.6+(0.1+0.4)×0.4]×(2π×2)2=80N
答:(1)弹簧的形变量为10cm;
(2)绳子张力为80N.
解析
解:(1)对B球有:
F=m2(l1+l2)ω 2
又根据胡克定律得:
F=kx
所以弹簧的形变量:
x==
=
=0.1m=10cm;
(2)对A球有:T-F=m1l1ω2,
解得:
T=[m2l2+(m1+m2)l1]ω2=[0.4×0.6+(0.1+0.4)×0.4]×(2π×2)2=80N
答:(1)弹簧的形变量为10cm;
(2)绳子张力为80N.
一轻绳系住一质量为m的小球悬挂在O点,在最低点现给小球一水平初速度,小球恰能在竖直平面内绕O点做圆周运动,若在水平半径OP的中点A处钉一枚光滑的钉子,仍在最低点给小球同样的初速度,则小球向上通过后P点后将绕A点做圆周运动,则到达最高点N时,绳子的拉力大小为( )
正确答案
解析
解:小球恰能在竖直平面内绕O点做圆周运动,在最高点由重力提供向心力,则有
mg=m
解得:v=,
根据机械能守恒,在最高点N的速度为v′,
则:
根据向心力公式:T+mg=,
联立得:T=3mg
故选:B
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