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题型: 单选题
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单选题

公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时,常常要修建凹形桥,也叫“过水路面”.如图所示,汽车通过凹形桥的最低点时(  )

A车对桥的压力等于汽车的重力

B车对桥的压力小于汽车的重力

C车的速度越大,车对桥面的压力越小

D车的速度越大,车对桥面的压力越大

正确答案

D

解析

解:A、汽车通过凹形桥的最低点时,向心力竖直向上,合力竖直向上,加速度竖直向上,根据牛顿第二定律得知,汽车过于超重状态,所以车对桥的压力比汽车的重力大,故AB错误;

C、对汽车,根据牛顿第二定律得:N-mg=m,则得N=mg+m,可见,v越大,路面的支持力越大,据牛顿第三定律得知,车对桥面的压力越大,故C错误,D正确.

故选:D

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题型:简答题
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简答题

长度为L=0.5m的轻质细杆OA,A端有一质量为m=3.0kg的小球,如图,小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动,g取10m/s2,计算下列各种情况小球对细杆OA的弹力.

(1)通过最低点时小球的速率是8.0m/s 

(2)通过最高点时小球的速率是2.0m/s

(3)通过最高点时小球的速率是6.0m/s.

正确答案

解:

(1)小球通过最低点时,由杆的拉力和重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:

   F1-mg=m

则得,F1=m(g+)=3×()N=414N;

根据牛顿第三定律得:小球对细杆OA的弹力大小为414N,方向竖直向下.

(2)小球通过最高点时,假设杆对球的弹力向上,则由牛顿第二定律得:

   mg-F2=m

解得,F2=m(g-)=3×(10-)N=6N>0,说明杆对球的弹力向上,是支持力;

根据牛顿第三定律得:小球对细杆OA的弹力大小为6N,方向竖直向下.

(3)小球通过最高点时,假设杆对球的弹力向上,则由牛顿第二定律得:

   mg-F3=m

解得,F3=m(g-)=3×(10-)N=-186N<0,说明杆对球的弹力向下,是拉力;

根据牛顿第三定律得:小球对细杆OA的弹力大小为186N,方向竖直向上.

答:(1)通过最低点时小球的速率是8.0m/s时,小球对细杆OA的弹力大小为414N,方向竖直向下.

(2)通过最高点时小球的速率是2.0m/s,小球对细杆OA的弹力大小为6N,方向竖直向下.

(3)通过最高点时小球的速率是6.0m/s,小球对细杆OA的弹力大小为186N,方向竖直向上.

解析

解:

(1)小球通过最低点时,由杆的拉力和重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:

   F1-mg=m

则得,F1=m(g+)=3×()N=414N;

根据牛顿第三定律得:小球对细杆OA的弹力大小为414N,方向竖直向下.

(2)小球通过最高点时,假设杆对球的弹力向上,则由牛顿第二定律得:

   mg-F2=m

解得,F2=m(g-)=3×(10-)N=6N>0,说明杆对球的弹力向上,是支持力;

根据牛顿第三定律得:小球对细杆OA的弹力大小为6N,方向竖直向下.

(3)小球通过最高点时,假设杆对球的弹力向上,则由牛顿第二定律得:

   mg-F3=m

解得,F3=m(g-)=3×(10-)N=-186N<0,说明杆对球的弹力向下,是拉力;

根据牛顿第三定律得:小球对细杆OA的弹力大小为186N,方向竖直向上.

答:(1)通过最低点时小球的速率是8.0m/s时,小球对细杆OA的弹力大小为414N,方向竖直向下.

(2)通过最高点时小球的速率是2.0m/s,小球对细杆OA的弹力大小为6N,方向竖直向下.

(3)通过最高点时小球的速率是6.0m/s,小球对细杆OA的弹力大小为186N,方向竖直向上.

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题型: 多选题
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多选题

做圆周运动的两个物体M和N,它们的质量不同,它们所受到的向心力F与轨道半径R之间的关系如图所示,其中图线N为反比例曲线.则由图象可知(  )

A物体M和N的线速度均保持不变

B在两图线的交点所对应的状态,M和N的动能相同

C在两图线的交点所对应的状态,M和N的向心加速度大小相同

D随着半径增大,M的线速度增大,N的角速度减小

正确答案

B,D

解析

解:A、M为过原点的倾斜直线,知M的向心力与半径成正比,根据F=mRω2知,M的角速度不变;N为双曲线的一个分支,知N的向心力与半径成反比,根据F=m知,N线速度不变,故A错误;

B、交点处,MN的半径和向心力都相等,根据F=m知mv2相等,所以在两图线的交点,M和N的动能相同,故B正确;

C、交点处,MN的半径和向心力都相等,根据F=ma,由于不知道质量关系,所以M和N的向心加速度大小不一定相等,故C错误;

D、根据v=ωR及M的角速度不变,可知随着半径增大,M的线速度增大,根据v=ωR及N线速度不变,可知随着半径增大,N的角速度减小,故D正确.

故选:BD

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题型:填空题
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填空题

杆上固定着一个质量为0.5kg小球在竖直平面内做圆周运动,杆长为0.5m,当小球达到最高点时,速度为1m/s时,杆给小球力的大小为______N.

正确答案

4

解析

解:设小球所受的作用力方向向下,根据牛顿第二定律得:

F+mg=m

解得:F=

负号表示作用力方向向上,即轻杆对小球的作用力竖直向上.

故答案为:4

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题型: 多选题
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多选题

一轻杆一端固定质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动,以下说法正确的是(  )

A小球过最高点时,杆所受的弹力可以等于零

B小球过最高点时,速度至少为

C小球过最高点时,杆对球的作用力可以与球受重力方向相反,此时重力一定大于杆对球的作用

D小球过最高点时,杆对球作用力一定与小球受重力方向相反

正确答案

A,C

解析

解:A、当小球在最高点恰好只有重力作为它的向心力的时候,此时球对杆没有作用力,所以A正确.

B、轻杆带着物体做圆周运动,只要物体能够到达最高点就可以了,所以速度可以为零,所以B错误.

C、小球在最高点时,如果速度恰好为,则此时恰好只有重力作为它的向心力,杆和球之间没有作用力,如果速度小于,重力大于所需要的向心力,杆就要随球由支持力,方向与重力的方向相反,此时最大的支持力就是球在最高点的速度为零时,最大值和重力相等,所以C正确,D错误.

故选:AC

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