- 向心力
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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( )
正确答案
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
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.
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( )
正确答案
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
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
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( )
正确答案
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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