- 向心力
- 共7577题
某物理小组的同学设计了一个粗测玩具小车通过凹形桥最低点时的速度的实验.所用器材有:玩具小车、压力式托盘秤、凹形桥模拟器(圆弧部分的半径为R=0.20m).完成下列填空:
(1)将凹形桥模拟器静置于托盘秤上,如图(a)所示,托盘秤的 示数为1.00kg;
(2)将玩具小车静置于凹形桥模拟器最低点时,托盘秤的示数如图(b)所示,该示数为______kg;
(3)将小车从凹形桥模拟器某一位置释放,小车经过最低点后滑向另一侧.此过程中托盘秤的最大示数为m;多次从同一位置释放小车,记录各次的m值如下表所示:
(4)根据以上数据,可求出小车经过凹形桥最低点时对桥的压力为______N;小车通过最低点时的速度大小为______ m/s.(重力加速度大小取9.80m/s2,计算结果保留2位有效数字)
正确答案
解:(2)根据量程为10kg,最小分度为0.1kg,注意估读到最小分度的下一位,为1.40kg;
(4)根据表格知最低点小车和凹形桥模拟器对秤的最大压力平均值为:
Fm=N=m桥g+FN
解得:FN=7.9N
根据牛顿运动定律知:FN-m0g=m0,
代入数据解得:v=1.4m/s
故答案为:(2)1.40,(4)7.9,1.4
解析
解:(2)根据量程为10kg,最小分度为0.1kg,注意估读到最小分度的下一位,为1.40kg;
(4)根据表格知最低点小车和凹形桥模拟器对秤的最大压力平均值为:
Fm=N=m桥g+FN
解得:FN=7.9N
根据牛顿运动定律知:FN-m0g=m0,
代入数据解得:v=1.4m/s
故答案为:(2)1.40,(4)7.9,1.4
长为l的轻杆一端固定一个质量为m的小球,以另一端为固定的转动轴,使之在竖直平面内做圆周运动,求以下两种情况中小球在最高点的速度各为多少?
(1)在最高点时,若小球对杆的压力为mg
(2)在最高点时,若小球对杆的拉力为mg.
正确答案
解:(1)在最高点,根据牛顿第二定律得:
对小球有:mg-F=m,
由题意,F=mg
所以:v=
(2)在最高点,根据牛顿第二定律得:
对小球有:F+mg=m,所以:v=
答:(1)在最高点时,若小球对杆的压力为mg,小球在最高点的速度为
.
(2)在最高点时,若小球对杆的拉力为mg.小球在最高点的速度为
.
解析
解:(1)在最高点,根据牛顿第二定律得:
对小球有:mg-F=m,
由题意,F=mg
所以:v=
(2)在最高点,根据牛顿第二定律得:
对小球有:F+mg=m,所以:v=
答:(1)在最高点时,若小球对杆的压力为mg,小球在最高点的速度为
.
(2)在最高点时,若小球对杆的拉力为mg.小球在最高点的速度为
.
如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角为θ=30°,一条长度为L的轻绳,一端的位置固定在圆锥体的顶点O处,另一端栓着质量为m的小物体,小物体以一定速率绕圆锥体轴线在水平面内做匀速圆周运动,求:
(1)小物体刚好对锥面没有压力时的运动速率;
(2)当小物体速度v=时,绳对物体的拉力.(重力加速度g已知,结果可保留根式)
正确答案
解:(1)当物体离开锥面时:Tcosθ-mg=0,Tsinθ=,R=Lsinθ
解得v0=.
(2)v=<v0时,有
,T1cosθ+N1sinθ-mg=0
解得.
答:(1)小物体刚好对锥面没有压力时的运动速率是;
(2)当小物体速度v=时,绳对物体的拉力是
.
解析
解:(1)当物体离开锥面时:Tcosθ-mg=0,Tsinθ=,R=Lsinθ
解得v0=.
(2)v=<v0时,有
,T1cosθ+N1sinθ-mg=0
解得.
答:(1)小物体刚好对锥面没有压力时的运动速率是;
(2)当小物体速度v=时,绳对物体的拉力是
.
如图所示,质量为0.1kg的木桶内盛水0.4kg,用50cm的绳子系桶,使它在竖直面内做圆周运动.如果通过最高点和最低点时的速度大小分别为9m/s和10m/s,求木桶在最高点对绳的拉力和最低点水对桶的压力.(g取10m/s2)
正确答案
解:在最高点时,以木桶和水为研究对象,木桶和水的质量为:M=0.1kg+0.4kg=0.5kg,
根据牛顿第二定律得,F+Mg=M,
解得N=76N.
在最低点,对水分析,根据牛顿第二定律得,N-mg=m,
解得N=mg+m=4+0.4×
=84N.
根据牛顿第三定律知,最低点水对桶的压力为84N.
答:木桶在最高点对绳的拉力为76N,最低点水对桶的压力为84N.
解析
解:在最高点时,以木桶和水为研究对象,木桶和水的质量为:M=0.1kg+0.4kg=0.5kg,
根据牛顿第二定律得,F+Mg=M,
解得N=76N.
在最低点,对水分析,根据牛顿第二定律得,N-mg=m,
解得N=mg+m=4+0.4×
=84N.
根据牛顿第三定律知,最低点水对桶的压力为84N.
答:木桶在最高点对绳的拉力为76N,最低点水对桶的压力为84N.
如图所示,质量为m的物块,沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下,半球形金属壳竖直固定放置,开口向上,滑到最低点时速度大小为v,若物体与球壳之间的摩擦因数为μ,则物体在最低点时,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、向心力的大小Fn=.故A错误.
B、根据牛顿第二定律得,N-mg=m,则N=mg+m
.所以滑动摩擦力f=μN=μ(mg+m
).故B错误,C正确.
D、由于重力支持力的合力方向竖直向上,滑动摩擦力方向水平向左,则物体合力的方向斜向左上方.故D正确.
故选CD.
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