- 向心力
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如图所示,长为L的绳子(不可伸长,质量不计),一端固定于O点,另一端系着质量为m的小球.在O点正下方距离为
L处钉有一颗钉子,现将悬线沿水平方向拉直无初速度释放,悬线碰到钉子后,小球做完整圆周运动,则小球到达圆周运动最高点时,速度大小为______,绳子对小球拉力大小为______.
正确答案
5mg
解析
解:从释放到运动到最高点的过程中,根据动能定理得:
解得:v=
在最高点,根据向心力公式得:
T+mg=m
解得:T=5mg
故答案为:;5mg
(2015春•湖北校级月考)如图所示,装置BO′O可绕竖直轴O′O转动,可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点,装置静止时细线AB水平,细线AC与竖直方向的夹角θ=37°.已知小球的质量m,细线AC长l,B点距C点的水平距离和竖直距离相等.
(1)若AB细线水平且拉力等于重力的一半,求此时装置匀速转动的角速度ω1的大小;
(2)若要使AB细线上的拉力为零,求装置匀速转动的角速度ω的取值范围.
正确答案
解:(1)根据牛顿第二定律得:
Tcosθ=mg,
Tsinθ-
解得:
(2)由题意,当ω最小时,绳AC与竖直方向的夹角α=37°,受力分析,如图,则有
解得:
细线AB恰好竖直,但张力为零时,ω最大,设细线AC与竖直方向的夹角为β.
由几何关系得:,得β=53°,则
解得:,
所以ω的取值范围为.
答:(1)若AB细线水平且拉力等于重力的一半,求此时装置匀速转动的角速度ω1的大小为;
(2)若耍使AB细线上的拉力为零,装置匀速转动的角速度ω的取值范围为.
解析
解:(1)根据牛顿第二定律得:
Tcosθ=mg,
Tsinθ-
解得:
(2)由题意,当ω最小时,绳AC与竖直方向的夹角α=37°,受力分析,如图,则有
解得:
细线AB恰好竖直,但张力为零时,ω最大,设细线AC与竖直方向的夹角为β.
由几何关系得:,得β=53°,则
解得:,
所以ω的取值范围为.
答:(1)若AB细线水平且拉力等于重力的一半,求此时装置匀速转动的角速度ω1的大小为;
(2)若耍使AB细线上的拉力为零,装置匀速转动的角速度ω的取值范围为.
如图所示,固定在竖直平面半径为R的光滑圆环,有质量为m的小球在轨道内侧作圆周运动,小球恰好能通过圆环的最高点.已知重力加速度为g,则小球在运动过程( )
正确答案
解析
解:A、由题:小球恰好能通过圆环的最高点,则在最高点时,小球对圆环的压力为零.故A错误.
B、小球恰好能通过圆环的最高点时,由重力提供向心力.故B正确.
C、设小球的质量为m,经过最低点时速度大小为V,则根据机械能守恒定律得
mg•2R+=
①
又小球在最高点时 mg=m②
联立上式得 V= 故C错误.
D、小球在圆环内的运动过程中只有重力做功,机械能守恒.故D正确.
故选BD
绳子一端固定,另一端拴一小球,如图所示,小球分别从水平位置A点和与水平成30°的B点无初速释放,则经过最低点C时,绳子的张力之比是( )
正确答案
解析
解:若在A点释放,根据动能定理得:mgL=
在最低点有:F-mg=m.
联立两式解得:F=3mg.
若在B点释放,根据动能定理得:
在最低点有:
联立两式解得F′=2mg.
所以绳子的张力之比为3:2.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
用一根劲度系数为k=300N/m的轻质弹簧拴着一个质量m=1kg的小球,在光滑水平面上做匀速圆周运动,当弹簧长度为其原长的1.5倍时,球的角速度等于______.
正确答案
解析
解:设弹簧原长为L,则小球做匀速圆周运动时弹簧长度为1.5L,
据牛顿第二定律得F=mω2(1.5L)
其中F=kL
解得:
故答案为:
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