- 向心力
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如图所示,用不可伸长的轻线悬挂在同一点的A、B两个相同小球,让它们在不同高度的水平面内做半径相同的匀速圆周运动,则( )
正确答案
解析
解:小球圆周运动的向心力由重力和绳拉力的合力提供,绳与竖直方向的夹角为θ对小球涭力分析有
在竖直方向有:Tcosθ-mg=0 ①
在水平方向有:Tsinθ=ma=mr=mrω2 ②
由①②得:mgtanθ=mr=m
=ma=mrω2 ③
因为小球在不同一平面内做圆周运动,则由题意知,小球圆周运动半径r=htanθ,其中h为运动平面到悬点的距离.
如图可知,小球做圆周运动所需的向心力是由重力与绳的拉力的合力提供,又半径r相同,故偏角θA>θB,
由mgtanθ=mrω2得ωA>ωB,A错;
mgtanθ=m=ma得aA>aB,B错;
mgtanθ=m得vA>vB,C错;
mgtanθ=mr得TA<TB,D对
故选:D
狗拉着雪橇在水平雪地上做匀速圆周运动,关于雪橇的运动和受力情况,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、雪橇在水平雪地上做匀速圆周运动,速度大小不变,方向时刻改变,所以速度在变化,故A错误;
B、雪橇受到的阻力方向时刻在改变,所以阻力在变化,故B错误.
C、由a=,知v、r不变,则雪橇的加速度大小不变,故C正确.
D、雪橇做匀速圆周运动,由合外力提供向心力,可知狗对雪橇拉力的方向是变化的,所以拉力是变力,故D错误.
故选:C.
如图所示,细杆的一端与小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动,现给小球一初速度,使它做圆周运动,图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点.则杆对球的作用力可能是( )
正确答案
解析
解:小球做圆周运动,合力提供向心力;
在最高点受重力和杆的弹力,假设弹力向下,如图
根据牛顿第二定律得到,F1+mg=m;
当F1<0,为支持力,向上;
当F1>0,为拉力,向下;
当F1=0,无弹力;
球经过最低点时,受重力和杆的弹力,如图
由于合力提供向心力,即合力向上,故杆只能为向上的拉力;
故选:AB.
我们经常在电视中看到男、女花样滑冰运动员手拉手在冰面上旋转并表演各种美妙的动作.现有甲、乙两名花样滑冰运动员,如图所示,M甲=80kg,M乙=40kg,他们面对面拉着弹簧秤各自以他们连线上某一点为圆心做匀速圆周运动的溜冰表演,若两人相距0.9m,弹簧秤的示数为600N,则( )
正确答案
解析
解:弹簧秤对甲、乙两名运动员的拉力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
M甲R甲ω甲2=M乙R乙ω乙2=600N ①
由于甲、乙两名运动员面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演,所以ω甲=ω乙
=
已知 M 甲=80kg,M 乙=40kg,两人相距 0.9m,
所以两人的运动半径不同,甲为0.3m,乙为0.6m,
根据①得:两人的角速相同,ω甲=ω乙=5rad/s.
根据线速度v=ωr得甲的线速度是v甲=1.5m/s,乙的线速度是v乙=3.0m/s
故AC错误,BD正确.
故选:BD
汽车以速度V驶过凸形桥时,车对桥压力为车重的0.9倍,如果汽车以速度2V驶过该桥时,则它在桥顶时车对桥压力为车重的( )
正确答案
解析
解:当汽车以速度V驶过凸形桥时,有:mg-0.9mg=m
当汽车以速度2V驶过该桥时,有mg-N=m
联立解得:N=0.6mg
则根据牛顿第三定律可知汽车在桥顶时车对桥压力为车重的0.6倍.
故选:C.
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