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题型:简答题
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简答题

如图所示,在光滑水平面上竖直固定一半径为R=0.5m的光滑半圆槽轨道,其底端恰与水平面相切.质量为m的小球以大小为v0=5m/s的初速度经半圆槽轨道最低点B滚上半圆槽,小球恰能通过最高点C后落回到水平面上的A点.(不计空气阻力,重力加速度为g)求:

(1)小球通过B点时对半圆槽的压力大小;

(2)AB两点间的距离.

正确答案

解:(1)对小球在B点时受力分析,根据牛顿第二定律:

F-mg=m

得:F=60m

根据牛顿第三定律有:F′=F=60m;

(2)小球在C点时:mg=m

得:vc==m/s

由C到A做平抛运动:2R=gt2

得:t==s

x=vct=×=1m

答:(1)小球通过B点时对半圆槽的压力大小为60m;

(2)AB两点间的距离为1m.

解析

解:(1)对小球在B点时受力分析,根据牛顿第二定律:

F-mg=m

得:F=60m

根据牛顿第三定律有:F′=F=60m;

(2)小球在C点时:mg=m

得:vc==m/s

由C到A做平抛运动:2R=gt2

得:t==s

x=vct=×=1m

答:(1)小球通过B点时对半圆槽的压力大小为60m;

(2)AB两点间的距离为1m.

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题型: 单选题
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单选题

科幻电影《星际穿越》中描述了空间站中模拟地球上重力的装置.这个模型可以简化为如图所示的环形实验装置,装置的外侧壁相当于“地板”.让环形实验装置绕O点旋转,能使“地板”上可视为质点的物体在地球表面处有同样的“重力”,已知地球表面重力加速度为g,装置的外半径为R,则旋转角速度应为(  )

A

B

C2

D

正确答案

A

解析

解:根据牛顿第二定律得:mg=mRω2,解得ω=,故A正确,B、C、D错误.

故选:A

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题型:简答题
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简答题

绳系着装有水的水桶,在竖直平面内做圆周运动,水的质量m=0.5kg,绳长L=60cm,求:(g=10m/s2

(1)在最高点水不流出的最小速率?

(2)水在最高点速率v=3m/s时,水对桶底的压力?

正确答案

解:(1)当桶底对水压力为零时,速度最小.

mg=m

解得v=

(2)在最高点,根据牛顿第二定律得,F+mg=m

解得F=

根据牛顿第三定律,知水对桶底的压力为2.5N.

答:(1)在最高点水不流出的最小速率为

(2)水对桶底的压力为2.5N.

解析

解:(1)当桶底对水压力为零时,速度最小.

mg=m

解得v=

(2)在最高点,根据牛顿第二定律得,F+mg=m

解得F=

根据牛顿第三定律,知水对桶底的压力为2.5N.

答:(1)在最高点水不流出的最小速率为

(2)水对桶底的压力为2.5N.

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题型: 单选题
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单选题

小球质量为m,用长为L的轻质细线悬挂在O点,在O点的正下方处有一钉子P,把细线沿水平方向拉直,如图所示,无初速度地释放小球,当细线碰到钉子的瞬间,设线没有断裂,则下列说法正确的是(  )

A小球的角速度突然变小

B小球的瞬时速度突然增大

C小球的向心加速度不变

D小球对悬线的拉力突然增大

正确答案

D

解析

解:AB、把悬线沿水平方向拉直后无初速度释放,当悬线碰到钉子的前后瞬间,由于绳子拉力与重力都与速度垂直,所以不改变速度大小,即线速度大小不变,而半径变为原来的一半,根据v=rω,则角速度增大到原来的2倍.故A、B错误.

C、当悬线碰到钉子后,半径是原来的一半,线速度大小不变,则由a=分析可知,向心加速度突然增加为碰钉前的2倍.故C错误.

D、根据牛顿第二定律得:T-mg=m得,T=mg+m,r变小,其他量不变,则绳子的拉力T增大,故D正确.

故选:D.

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题型:填空题
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填空题

质量为m、带电量为+q的小球用一绝缘细线悬于O点,开始时它在A、B之间来回摆动,OA、OB与竖直方向OC的夹角为θ(如图所示).

(1)如果当它摆到B点时突然施加一竖直向上的、大小为E=的匀强电场,则此时线中的拉力T1=______

(2)如果这一电场是在小球从A点摆到最低点C时突然加上去的,则当小球运动到B点时线的拉力T2=______

正确答案

0

2(1-cosθ)mg

解析

解:(1)电场力F=qE=mg,故电场力与重力平衡;运动到最高点加电场,小球由于惯性保持静止,故细线的拉力为零;

(2)如果这一电场是在小球从A点摆到最低点C时突然加上去的,由于重力与电场力平衡,故此后小球做匀速圆周运动,拉力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:

T2=m

从A到C过程,根据动能定理,有:

mgl(1-cosθ)=

联立解得:

T2=2(1-cosθ)mg

故答案为:

(1)0;

(2)2(1-cosθ)mg.

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