- 向心力
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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)若要汽车通过顶端时对桥面的压力为零,则汽车在顶端时的行驶速度应该为多大.
正确答案
解:(1)汽车向心加速度大小为:a==
=2.5m/s2
(2)支持力为FN,则有:mg-FN=ma,
代入数据解得:FN=12000N
由牛顿第三定律,压力为:FN′=12000N
(3)当压力为零时,根据mg=
解得:vm==20m/s.
答:(1)汽车的向心加速度大小为2.5m/s2;
(2)汽车对桥面的压力大小为12000N;
(3)汽车在顶端时的速度为20m/s.
解析
解:(1)汽车向心加速度大小为:a==
=2.5m/s2
(2)支持力为FN,则有:mg-FN=ma,
代入数据解得:FN=12000N
由牛顿第三定律,压力为:FN′=12000N
(3)当压力为零时,根据mg=
解得:vm==20m/s.
答:(1)汽车的向心加速度大小为2.5m/s2;
(2)汽车对桥面的压力大小为12000N;
(3)汽车在顶端时的速度为20m/s.
如图所示,水平转台上放着A、B、C三物,质量分别为2m、m、m,离转轴距离分别为R、R、2R,与转台动摩擦因数相同,转台旋转时,下列说法错误的是( )
正确答案
解析
解:A、三物都未滑动时,角速度相同,根据向心加速度公式a=ω2r,知a∝r,故C的向心加速度最大.故A正确;
B、三个物体的角速度相同,设角速度为ω,则三个物体受到的静摩擦力分别为:
fA=2mω2R,
fB=mω2R,
fC=mω2•2R=2mω2R.
所以物体B受到的摩擦力最小,故B正确;
CD、物体恰好不滑动时,最大静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
μmg=mω2r
解得:ω=∝
故三个物体中,物体C的静摩擦力先达到最大值,最先滑动起来;AB同时滑动.故C正确,D错误.
本题选择错误的是,故选:D.
用材料和粗细相同、长短不同的两段绳子,各栓一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动,那么( )
正确答案
解析
解:A、绳子的拉力提供向心力,两个球以相同的周期运动时,根据F=知,绳子越长,向心力越大,则绳子拉力越大,绳子越容易断.故A正确.
B、根据F=知,两球的线速度相等,绳子越长,向心力越小,知短绳易断.故B错误.
C、根据F=mrω2知,两球的角速度相等,则绳子越长,向心力越大,则绳子拉力越大,绳子越容易断.故C正确.
D、在线速度一定时,短绳易断,在角速度或周期一定时,长绳易断.故D错误.
故选AC.
如图所示,半径r=0.25m的光滑圆轨道被竖直固定在水平地面上,圆轨道最低处有一个小球(小球半径比r小很多).现给小球一个水平向右的初速度v0,要使小球不脱离轨道运动,应满足( )
正确答案
解析
解:最高点的临界情况:mg=m
小球从最低点到最高点的过程,根据动能定理得,-mg•2r=mv2-
mv02;
解得v0==
=
m/s.
若不通过四分之一圆周,根据动能定理有:
-mgr=0-
解得 v0==
=
m/s
所以v0≥m/s或v0≤
m/s.故B、D正确,A、C错误.
故选:BD
2010年2月16日上午9点,在加拿大温哥华太平洋体育馆里举行的冬奥会花样滑冰双人滑项目自由滑的决赛中,最后一对出场的黑龙江籍选手申雪/赵宏博发挥出色夺得冠军,在退役之前终于成就了自己的梦想,实现花样滑冰双人滑大满贯.如图所示,赵宏博以自己为转动轴拉着申雪做匀速圆周运动,若赵宏博的转速为30r/min,申雪触地冰鞋的线速度为4.7m/s.则申雪做圆周运动的角速度为______rad/s,申雪触地冰鞋做圆周运动的半径为______m.(取两位有效数字)
正确答案
π
1.5
解析
解:(1)转速:n=30 r/min=0.5 r/s
角速度:ω=2πn=πrad/s;
(2)设触地冰鞋做圆周运动的半径为r,根据公式v=ωr,有:
r=m=1.5m
故答案为:π,1.5
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