- 向心力
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如图,质量为m的小球从斜轨道高h处由静止滑下,然后沿竖直圆轨道的内侧运动.已知圆轨道的半径为R,不计一切摩擦阻力,重力加速度为g.则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在圆轨道的最高点M,由牛顿第二定律有:mg=m,
得:v0=
根据机械能守恒得:mgh=mg•2R+
解得:h=2.5R,故A错误.
B、当h=2R时,小球在圆心等高处P时速度为v,根据机械能守恒得:mg•2R=mgR+
小球在P时,有:N=m
联立解得 N=2mg,则知小球在圆心等高处P时对轨道压力为2mg,故B正确.
C、当h≤R时,根据机械能守恒得知小球在圆轨道上圆心下方轨道上来回运动,在运动过程中不会脱离轨道,故C正确.
D、当h=R时,设小球在最低点N时速度为v′,则有:
mgR=
在圆轨道最低点,有:N′-mg=m
解得:N′=3mg,则小球在最低点N时对轨道压力为3mg,故D错误.
故选:BC.
用材料和粗细相同、长短不同的两段绳子,各拴一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动,那么以下说法错误的是( )
正确答案
解析
解:A、由F=m知,两球的线速度相等时,绳子越短,向心力越大,绳子的拉力越大,越容易断.故A正确.
B、由F=mω2r知,两球的角速度相等时,绳子越长,向心力越大,绳子的拉力越大,越容易断.故B正确.
C、由F=mr知,两球的周期相等时,绳子越长,向心力越大,绳子的拉力越大,越容易断.故C正确.
D、由F=ma知,两球的加速度大小相等时,绳子的拉力大小相等,绳子断裂程度相同.故D错误.
本题选错误的,故选:D
质量为m=3000kg的汽车在水平公路上行驶,轮胎与路面间的最大静摩擦力为15000N,汽车经过半径为r=80m的弯路时,试问:
(1)如果汽车以速度v=36km/h沿弯路行驶,汽车的向心力为多大?是由什么力提供的?
(2)为保证汽车不发生侧滑,车速的最大值是多少?
正确答案
解:(1)V=36km/h=10m/s
F向=m=3000×
N=3750 N
此向心力是由轮胎与地面的摩擦力提供的.
(2)为保证汽车不发生侧滑,则此时由最大静摩擦力提供摩擦力,
即:,其中向心力为15000N,解得:Vm=40m/s
即为保证汽车不发生侧滑,最大的车速为40m/s.
答:(1)如果汽车以速度v=36km/h沿弯路行驶,汽车的向心力为3750,是由轮胎与地面的摩擦力提供的.(2)为保证汽车不发生侧滑,车速的最大值是40m/s.
解析
解:(1)V=36km/h=10m/s
F向=m=3000×
N=3750 N
此向心力是由轮胎与地面的摩擦力提供的.
(2)为保证汽车不发生侧滑,则此时由最大静摩擦力提供摩擦力,
即:,其中向心力为15000N,解得:Vm=40m/s
即为保证汽车不发生侧滑,最大的车速为40m/s.
答:(1)如果汽车以速度v=36km/h沿弯路行驶,汽车的向心力为3750,是由轮胎与地面的摩擦力提供的.(2)为保证汽车不发生侧滑,车速的最大值是40m/s.
如图所示,乘坐游乐园的翻滚过山车时,质量为m的人随车在竖直平面内旋转,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当人与保险带间恰好没有作用力,由重力提供向心力时,有mg=m,则得临界速度为v0=
.当速度v≥
时,没有保险带,人也不会掉下来.故A错误.
B、当人在最高点的速度v>时,人对座位就产生压力.故B正确.
C、D人在最低点时,加速度方向竖直向上,根据牛顿第二定律分析可知,人处于超重状态,人对座位的压力大于mg.故C、D错误.
故选B
如图所示,一个人用一根长为R=1米,能承受最大拉力为F=110N的绳子,系着一个质量为m=1Kg的小球,在竖直平面内作圆周运动,已知圆心O离地面高h=6米.运动中小球在圆周的最低点时绳子刚好被拉断,绳子的质量和空气阻力均忽略不计,g=10m/s2.求:
(1)绳子被拉断的瞬间,小球的速度v的大小?
(2)绳断后,小球落地点与圆周的最低点间的水平距离s多大?
正确答案
解:(1)在最低点,根据牛顿第二定律得,F-mg=m,
代入数据解得v=10m/s.
(2)根据得,t=
,
则水平距离s=vt=10×1m=10m.
答:(1)绳子被拉断的瞬间,小球的速度v的大小为10m/s.
(2)绳断后,小球落地点与圆周的最低点间的水平距离s为10m.
解析
解:(1)在最低点,根据牛顿第二定律得,F-mg=m,
代入数据解得v=10m/s.
(2)根据得,t=
,
则水平距离s=vt=10×1m=10m.
答:(1)绳子被拉断的瞬间,小球的速度v的大小为10m/s.
(2)绳断后,小球落地点与圆周的最低点间的水平距离s为10m.
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