- 向心力
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如图所示,长0.5m的轻质细杆,一端固定有一个质量为3kg的小球,另一端由电动机带动,使杆绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动,小球的速率为2m/s,取重力加速度g=10m/s2,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在最高点,设杆子对球表现为支持力,根据牛顿第二定律得mg-F=m,解得F=mg-
,则球对杆子表现为压力,大小为6N.故A错误,B正确.
C、在最低点,根据牛顿第二定律得,F-mg=m,则拉力F=
,则球对杆子的拉力为54N.故C、D错误.
故选:B.
(2015秋•如东县期末)如图所示,轻绳或轻杆的一端固定一质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直平面内做圆周运动,以下说法错误的是( )
正确答案
解析
解:A、对于绳系的小球,通过最高点时,由牛顿第二定律有 mg+F=m,得知v越大,F越大,即小球过最高点时的速度越大,绳对球的作用力也一定越大.故A正确.
B、若轻杆对小球有向上的支持力,由牛顿第二定律得 mg-F=m,得知v越大,F越小,故B正确.
C、在最低点,由牛顿第二定律得 F-mg=m,得 F=mg+m
,得知v越大,F越大,故C正确.
D、小球过最低点时,向心力向上,合力向上,则杆或绳对球的作用力一定与重力方向相反.故D正确.
本题选错误的,故选:B
如图,质量为m的小球用长为L的细线悬于天花板上O点,并使小球在水平面内做匀速圆周运动(这种运动物理上称为圆锥摆),细线与竖直方向成θ角,求细线中的张力F和小球转动的周期T.
正确答案
解:小球受重力G和悬线的拉力F而在水平面内作匀速圆周运动,其合力提供向心力,如图所示.
根据数学知识得知,细绳的拉力:F=
圆周的半径 R=Lsinθ
由牛顿第二定律得:
解得,T=2π
答:细线中的张力F为,小球转动的周期T为2π
.
解析
解:小球受重力G和悬线的拉力F而在水平面内作匀速圆周运动,其合力提供向心力,如图所示.
根据数学知识得知,细绳的拉力:F=
圆周的半径 R=Lsinθ
由牛顿第二定律得:
解得,T=2π
答:细线中的张力F为,小球转动的周期T为2π
.
一辆质量为3t的汽车驶过半径为80m的凸形桥面时,始终保持4m/s的速率,汽车所受阻力为车与桥面间压力的0.01倍,求通过最高点时汽车对桥面的压力为______,此时汽车的牵引力大小为______.
正确答案
2.94×104N
294N
解析
解:要使汽车匀速率通过桥顶,在最高点则应有:
mg-FN=m…①
F=Ff=kFN…②
联立①、②式求解得:
支持力:FN=mg-m=2.94×104N
牵引力:F=k(mg-m)=294 N
由牛顿第三定律得,桥面受到汽车的压力大小FN′=FN=294N.
故答案为:2.94×104N,294N.
如图所示,固定的锥形漏斗内壁是光滑的,内壁上有两个质量相等的小球A和B,在各自不同的水平布做匀速圆周运动,以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:物体受力如图:将FN沿水平和竖直方向分解得:FNcosθ=ma ①,FNsinθ=mg ②.
由②可知支持力相等,则A、B对内壁的压力大小相等.故D正确.
根据牛顿第二定律,合外力提供向心力,合外力相等,则向心力相等.由①②可得:mgcotθ=ma=m=mω2R.可知半径大的线速度大,角速度小.
则A的线速度大于B的线速度,A的角速度小于B的角速度,A、B的向心加速度相等.故A、B正确,C错误.
故选:ABD.
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