- 向心力
- 共7577题
长度为L细绳,一端系有一质量为m的小球,小球以O点为圆心在竖直面内做圆周运动,求:
(1)当小球刚好通过最高点时的速率V1为多大?(此时绳子的拉力为0)
(2)若小球到达最低点时速度为V2,则在此时细绳受到的拉力?
正确答案
解:(1)当小球刚好通过最高点时,根据牛顿第二定律得:mg=m,
解得 V1=.
(2)在最低点,根据牛顿第二定律得:
F-mg=m
解得F=mg+m.
答:
(1)当小球刚好通过最高点时的速率V1为.
(2)细绳受到的拉力mg+m.
解析
解:(1)当小球刚好通过最高点时,根据牛顿第二定律得:mg=m,
解得 V1=.
(2)在最低点,根据牛顿第二定律得:
F-mg=m
解得F=mg+m.
答:
(1)当小球刚好通过最高点时的速率V1为.
(2)细绳受到的拉力mg+m.
如图所示,将完全相同的两小球A、B用长为L=0.8m的细绳悬于以v=4m/s向右运动的小车顶部,两小球与小车前后竖直壁接触,由于某种原因,小车突然停止,此时悬线中张力之比TB:TA为(g=10m/s2) ( )
正确答案
解析
解:设小球的质量都是m,对A球有:TA-mg=m
TA=mg+m=10m+20m=30m.
对B球有:TB=mg=10m.
所以TB:TA=1:3.
故选:C.
如图所示,圆管构成的半圆形竖直轨道固定在水平地面上,轨道半径为R,MN为直径且与水平面垂直,直径略小于圆管内径质量为m的小球A以某一初速度冲进轨道,到达半圆轨道最高点M时恰好对管壁无压力.重力加速度为g,忽略圆管内径,空气阻力及各处摩擦均不计,求:
(1)小球飞出轨道到落地点到M点的水平距离;
(2)小球A冲进圆轨道N时对轨道的压力大小.
正确答案
解:(1)小球到达半圆轨道最高点M时恰好对管壁无压力,由重力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
mg=m,
得:vM=;
小球飞出轨道后做平抛运动,则有:
2R=
x=vMt
解得小球飞出轨道到落地点到M点的水平距离为:x=2R;
(2)小球从N到M的过程,根据机械能守恒定律得:
=2mgR+
解得小球经过N点时的速度 vN=.
在N点,由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
N-mg=m
解得轨道对小球的支持力 N=6mg,由牛顿第三定律得知小球对轨道的压力大小为6mg,方向竖直向下.
答:(1)小球飞出轨道到落地点到M点的水平距离为2R;
(2)小球A冲进圆轨道N时对轨道的压力大小为6mg.
解析
解:(1)小球到达半圆轨道最高点M时恰好对管壁无压力,由重力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
mg=m,
得:vM=;
小球飞出轨道后做平抛运动,则有:
2R=
x=vMt
解得小球飞出轨道到落地点到M点的水平距离为:x=2R;
(2)小球从N到M的过程,根据机械能守恒定律得:
=2mgR+
解得小球经过N点时的速度 vN=.
在N点,由重力和轨道的支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
N-mg=m
解得轨道对小球的支持力 N=6mg,由牛顿第三定律得知小球对轨道的压力大小为6mg,方向竖直向下.
答:(1)小球飞出轨道到落地点到M点的水平距离为2R;
(2)小球A冲进圆轨道N时对轨道的压力大小为6mg.
如图,两质量均为m的小球,通过长为L的不可伸长轻绳水平相连,从某一高处自由下落,下落过程中绳处于水平伸直状态.在下落a高度时,绳中点碰到水平放置的光滑钉子a重力加速度为g,则( )
正确答案
解析
解:A、轻绳与钉子相碰后瞬间,小球将做圆周运动,此时小球速度不为零,径向的合力提供向心力,所以小球的拉力不为零,小球受重力和拉力作用,根据牛顿第二定律知,加速度不等于g,故 A错误.
B、以向下为正方向,竖直方向合力为F=mg-Tsinθ,开始时θ很小,mg>Tsinθ,F>0,竖直方向加速度向下,vy增大,到快要相碰时,Tsinθ>mg,F<0,竖直方向加速度向上,vy减小,根据PG=mgvy可知重力的瞬时功率先增大后减小,故B正确;
C、从最高点到小球刚到达最低点的过程中运用动能定理得:,
解得:v=,故C错误.
D、根据牛顿第二定律得F-mg=m,解得:F=
,故D正确.
故选:BD.
在一级方程式汽车大赛中,一辆赛车的总质量为m,一个路段的水平转弯半径为R,赛车转此弯时的速度为v,赛车形状都设计得使其上下方空气有一压力差--气动压力,从而增大了对地面的正压力.正压力与摩擦力的比值叫侧向附着系数,以η表示.要上述赛车转弯时不侧滑,则需要多大的气压动力?
正确答案
解:对物体受力分析可知正压力FN=mg+F①,其中F表示气动压力,
因为、
所以②,
根据牛顿第二定律,可得③,
联立解得,
答:要上述赛车转弯时不侧滑,则需要的气压动力为.
解析
解:对物体受力分析可知正压力FN=mg+F①,其中F表示气动压力,
因为、
所以②,
根据牛顿第二定律,可得③,
联立解得,
答:要上述赛车转弯时不侧滑,则需要的气压动力为.
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