- 向心力
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在下列情况中,汽车对凸形桥顶部的压力最小的是( )
正确答案
解析
解:当汽车经过凸形桥顶部点时,竖直方向方向受到重力和支持力作用,则
根据向心力公式得:mg-F=m 所以地面给汽车的支持力为F=mg-m
所以速度越大,半径越小汽车所受支持力就小,根据牛顿第三定律可知汽车对地面压力就越小,故ABC错误,D正确.
故选D.
如图是2014年索契冬奥会1500米短道速滑比赛中,运动员在赛道上以不同线速度转弯的情景.可以把运动员在转弯时的运动看成是匀速圆周运动,并且运动的轨道半径相同.运动员转弯时,线速度越大,则( )
正确答案
解析
解:圆周运动中角速度、半径、线速度的关系满足v=rω,可知当半径r一定时线速度与角速度成正比,故线速度越大则角速度越大,故A正确B错误;
根据向心加速度公式a=,知当运动半径一定时,线速度越大则向心加速度越大,故C正确,D错误.
故选:AC
一质量为1600kg的汽车,行驶到一座半径为40m的圆弧形拱桥顶端时,汽车运动速度为10m/s,g=10m/s2.求:
(1)此时汽车的向心加速度大小;
(2)此时汽车对桥面压力的大小;
(3)若要安全通过桥面,汽车在最高点的最大速度.
正确答案
解:(1)当小车以10m/s的速度经过桥顶时,对小车受力分析,如图,小车受重力G和支持力N;
根据向心加速度公式得:
a==
=2.5m/s2
(2)向心力F=ma=1600×2.5=4×103N
根据牛顿第二定律得:
F=G-N
解得:N=G-F=16000-4000=1.2×104N
根据牛顿第三定律得:它对桥顶部的压力大小为1.2×104N
(3)当 FN=0 时,汽车将做平抛运动,由mgmg=m
得:
v==20m/s
答:(1)此时汽车的向心加速度大小为2.5m/s2;
(2)此时汽车对桥面压力的大小为1.2×104N;
(3)若要安全通过桥面,汽车在最高点的最大速度20m/s.
解析
解:(1)当小车以10m/s的速度经过桥顶时,对小车受力分析,如图,小车受重力G和支持力N;
根据向心加速度公式得:
a==
=2.5m/s2
(2)向心力F=ma=1600×2.5=4×103N
根据牛顿第二定律得:
F=G-N
解得:N=G-F=16000-4000=1.2×104N
根据牛顿第三定律得:它对桥顶部的压力大小为1.2×104N
(3)当 FN=0 时,汽车将做平抛运动,由mgmg=m
得:
v==20m/s
答:(1)此时汽车的向心加速度大小为2.5m/s2;
(2)此时汽车对桥面压力的大小为1.2×104N;
(3)若要安全通过桥面,汽车在最高点的最大速度20m/s.
一质量m=1Kg的小球沿一光滑圆弧轨道滑下,经过圆弧最低点时速度大小为10m/s,已知圆弧轨道的半径R=5m,(g取10m/s2)求:
(1)小球在最低点时的向心加速度;
(2)小球在最低点时对轨道的压力.
正确答案
解:(1)小球在最低点时的向心加速度为:
(2)滑块在最低点时受力分析,受重力和轨道向上的支持力,根据牛顿第二定律有:
N-mg=m
得:N=30N
根据牛顿第三定律:N′=N=30N;
答:(1)小球在最低点时的向心加速度为20m/s2;
(2)在最低点时滑块对圆弧轨道的压力是30N
解析
解:(1)小球在最低点时的向心加速度为:
(2)滑块在最低点时受力分析,受重力和轨道向上的支持力,根据牛顿第二定律有:
N-mg=m
得:N=30N
根据牛顿第三定律:N′=N=30N;
答:(1)小球在最低点时的向心加速度为20m/s2;
(2)在最低点时滑块对圆弧轨道的压力是30N
如图所示,半径为R、圆心角为60°的光滑圆弧槽,固定在高为h的平台上,小物块从圆弧槽的最高点A静止开始滑下,滑出槽口B时速度水平向左,小物块落在地面上C点,B、C两点在以O2点为圆心的圆弧上,02在B点正下方地面上,则( )
正确答案
解析
解:根据动能定理得,mgR(1-cos60°)=,解得
.
根据h=得,t=
.
则x=h=vBt=.解得h=2R.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
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