- 向心力
- 共7577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.
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( )
正确答案
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
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.
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( )
正确答案
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.
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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