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题型: 单选题
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单选题

如图所示,轻质细绳的下端系一质量为m的小球,绳的上端固定于O点.现将小球拉至水平位置,使绳处于水平拉直状态后松手,小球由静止开始运动.在小球摆动过程中绳突然被拉断,绳断时与竖直方向的夹角为α,已知绳能承受的最大拉力为F,若想求出cosα值.根据你的判断cosα值应为(  )

Acosα=

Bcosα=

Ccosα=

Dcosα=

正确答案

D

解析

解:由于在刚释放的瞬间,绳子拉力为零,物体在重力作用下下落.

此时α=90°,所以cosα=0,当F=0时AB 选项中的cosα不为0,所以AB都错误.

当运动到最低点时,有:F-mg=m

又由机械能守恒可得:mgL=mv2

由上两式解得:F=3mg,此时α=0,cosα=1,

即当α=0时,则cosα=1时,F=3mg,所以C错误.

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

如图一个水平放置的圆盘边缘系一根劲度系数k=5N/cm,原长l=4cm的轻弹簧,弹簧的下端拴着一个质量为m=400g的小球,圆盘的半径r=4.5cm,圆盘绕中心竖直固定轴匀速转动时小球随着一起绕中心竖直轴匀速转动,不计空气阻力,稳定后弹簧长度保持不变且与竖直方向成θ=37°角:(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:

(1)稳定后弹簧长度l;

(2)稳定后圆盘匀速转动的角速度ω.

正确答案

解:(1)小球受到重力、弹簧的弹力,合力提供向心力,受力示意图如图所示:

根据几何关系得:

cos37

解得:

则弹簧的伸长量为

所以稳定后弹簧长度l=1+4cm=5cm

(2)以小球为研究对象,由题可知,小球在水平面内做匀速圆周运动,半径为R=Lsinθ+r,由重力和弹簧弹力的合力提供向心力,

由牛顿第二定律得

   mgtanθ=mω2R

又  R=lsinθ+r

解得:ω==10rad/s

答:(1)稳定后弹簧长度l为5cm;

(2)稳定后圆盘匀速转动的角速度为10rad/s.

解析

解:(1)小球受到重力、弹簧的弹力,合力提供向心力,受力示意图如图所示:

根据几何关系得:

cos37

解得:

则弹簧的伸长量为

所以稳定后弹簧长度l=1+4cm=5cm

(2)以小球为研究对象,由题可知,小球在水平面内做匀速圆周运动,半径为R=Lsinθ+r,由重力和弹簧弹力的合力提供向心力,

由牛顿第二定律得

   mgtanθ=mω2R

又  R=lsinθ+r

解得:ω==10rad/s

答:(1)稳定后弹簧长度l为5cm;

(2)稳定后圆盘匀速转动的角速度为10rad/s.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一辆汽车在水平路面上行驶时对路面的压力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)汽车所受的重力;通过拱形路面最高处时对路面的压力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)汽车所受的重力,通过凹形路面最低处时对路面的压力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)汽车所受的重力.

正确答案

解:汽车在水平路面上行驶时对路面的压力等于其重力;

汽车通过凸圆弧形路面顶部时,由汽车的重力和桥面的支持力的合力提供汽车的向心力,即:

mg-FN=m

解得:FN=mg-m

有:FN<mg

根据牛顿第三定律可知,汽车对路面的压力为:FN′=FN<mg.

通过凹形路面最低处时,支持力与重力的合力充当向心力;

即:F-mg=m

故支持力大于重力;

故答案为:等于   小于   大于

解析

解:汽车在水平路面上行驶时对路面的压力等于其重力;

汽车通过凸圆弧形路面顶部时,由汽车的重力和桥面的支持力的合力提供汽车的向心力,即:

mg-FN=m

解得:FN=mg-m

有:FN<mg

根据牛顿第三定律可知,汽车对路面的压力为:FN′=FN<mg.

通过凹形路面最低处时,支持力与重力的合力充当向心力;

即:F-mg=m

故支持力大于重力;

故答案为:等于   小于   大于

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题型:填空题
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填空题

质量为m的汽车以V0的速度安全驶过半径为R的凸形桥的桥顶,这时汽车对桥顶的压力是______,汽车能安全通过桥顶的最大行驶速度不能超过______(重力加速度为g)

正确答案

解析

解:根据牛顿第二定律得,mg-N=m,解得N=.则汽车对桥顶的压力为

当汽车对桥顶压力为零时,速度最大,根据牛顿第二定律得,mg=,解得v=

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

如图所示,半径R、内径很小的光滑半圆管竖直放置,两个质量均为m的小球A、B以不同速度进入管内,A通过最高点C时,对管的上壁压力为3mg,B通过最高点C时,对管的下壁压力为0.75mg,求AB两球落地点间的距离.

正确答案

解:两个小球在最高点时,受重力和管壁的作用力,这两个力的合力作为向心力,离开轨道后两球均做平抛运动,

A、B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差.

对A球:3mg+mg=m

解得vA=

对B球:mg-0.75mg=m

解得vB=

由平抛运动规律可得落地时它们的水平位移为:

sA=vAt=vA=4R   

sB=vBt=vB=R   

所以sA-sB=3R           

即AB两球落地点间的距离为3R.

答:AB两球落地点间的距离为3R.

解析

解:两个小球在最高点时,受重力和管壁的作用力,这两个力的合力作为向心力,离开轨道后两球均做平抛运动,

A、B两球落地点间的距离等于它们平抛运动的水平位移之差.

对A球:3mg+mg=m

解得vA=

对B球:mg-0.75mg=m

解得vB=

由平抛运动规律可得落地时它们的水平位移为:

sA=vAt=vA=4R   

sB=vBt=vB=R   

所以sA-sB=3R           

即AB两球落地点间的距离为3R.

答:AB两球落地点间的距离为3R.

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