- 向心力
- 共7577题
飞行员的质量为m,他驾驶飞机在竖直平面内做圆周运动,若飞机飞到最高点的速度为v时,飞行员对座位的压力恰好为零,试求:当飞机飞到最低点的速度大小仍为v时,飞行员对座位的压力是多少?
正确答案
解:当飞机飞到最高点时,根据牛顿第二定律得:
mg=m
解得:R=
当飞机飞到最低点时,由牛顿第二定律得:
FN-mg=m
解得:FN=m(g+g)=2mg
根据牛顿第三定律得知,飞行员对机座的压力为:N=2mg.
答:飞行员对座位的压力是2mg.
解析
解:当飞机飞到最高点时,根据牛顿第二定律得:
mg=m
解得:R=
当飞机飞到最低点时,由牛顿第二定律得:
FN-mg=m
解得:FN=m(g+g)=2mg
根据牛顿第三定律得知,飞行员对机座的压力为:N=2mg.
答:飞行员对座位的压力是2mg.
如图所示,汽车在-段丘陵地匀速行驶时.由于轮胎太旧.发生爆胎,爆胎可能性最大的位置是______.
正确答案
解:在最高点有:mg-N=,得N=
.在最低点有
得
.在平地,N=mg.所以在b点支持力最大,爆胎的可能性最大.
故本题答案为:b.
解析
解:在最高点有:mg-N=,得N=
.在最低点有
得
.在平地,N=mg.所以在b点支持力最大,爆胎的可能性最大.
故本题答案为:b.
如图所示,质量为m=0.2kg的小球和A、B两根细绳相连,两绳固定在细杆的A、B两点,其中A绳长LA=2m,当两绳都拉直时,A、B两绳和细杆的夹角θ1=37°,θ2=53°,g=10m/s2.求
(1)当细杆转动的角速度ω在什么范围内,A、B两绳始终张紧?
(2)求当ω=3rad/s时,小球的机械能.(以细杆静止时,小球平衡的位置为零势能点)
正确答案
解:(1)当B绳恰好拉直,TB=0时,细杆的转动角速度为ω1,
则有:mgtan37°=mω2LAsin37°
解得:ω1=2.5rad/s
当A绳恰好拉直,TA=0时,细杆的转动角速度为ω2,
有:mgtan53°=mω2LAsin37°
解得:ω2=rad/s≈3.3rad/s
要使两绳都拉紧2.5 rad/s<ω<3.3rad/s.
(2)以细杆静止时小球平衡的位置为零势能点,则小球的重力势能为:
EP=mg(LA-LAcos37°)=0.8J
动能为:
Ek=(ωLAsin37°)2=
J=1.296J
故小球的机械能为:E=EP+Ek=2.096J
答:(1)当细杆转动的角速度ω在:2.5 rad/s<ω<3.3rad/s范围内,A、B两绳始终张紧.
(2)当ω=3rad/s时,小球的机械能是2.096J.
解析
解:(1)当B绳恰好拉直,TB=0时,细杆的转动角速度为ω1,
则有:mgtan37°=mω2LAsin37°
解得:ω1=2.5rad/s
当A绳恰好拉直,TA=0时,细杆的转动角速度为ω2,
有:mgtan53°=mω2LAsin37°
解得:ω2=rad/s≈3.3rad/s
要使两绳都拉紧2.5 rad/s<ω<3.3rad/s.
(2)以细杆静止时小球平衡的位置为零势能点,则小球的重力势能为:
EP=mg(LA-LAcos37°)=0.8J
动能为:
Ek=(ωLAsin37°)2=
J=1.296J
故小球的机械能为:E=EP+Ek=2.096J
答:(1)当细杆转动的角速度ω在:2.5 rad/s<ω<3.3rad/s范围内,A、B两绳始终张紧.
(2)当ω=3rad/s时,小球的机械能是2.096J.
如图所示,光滑杆AB长为L,B端固定一根劲度系数为k、原长为x0的轻弹簧,质量为m的小球套在光滑杆上并与弹簧的上端连接.OO′为过B点的竖直轴,杆与水平面间的夹角始终为θ,重力加速度为g.
(1)当小球随杆一起绕OO′轴匀速转动时,弹簧伸长量为△x1,求小球随杆匀速转动的角速度ω;
(2)杆保持静止状态,让小球从弹簧的原长位置由静止释放,已知弹簧形变时弹簧内的弹性势能EP=kx2,x为弹簧形变量,求小球下滑过程中的最大速度;
(3)若θ=300,撤去弹簧,当杆绕OO′轴以角速度ω0=匀速转动时,小球恰好在杆上某一位置随杆在水平面内匀速转动,小球受轻微扰动后将沿杆向上滑动,到达A端时小球沿杆方向的速度大小为v0,求小球从开始滑动到离开杆过程中,杆对球所做的功W.
正确答案
解:(1)对小球受力分析,在水平方向上有:
竖直方向上有:FN1cosθ=mg+k△x1sinθ
解得:=
(2)小球下滑过程中,当加速度等于零时速度最大,设弹簧被压缩了△x2时小球速度最大,
有mgsinθ=k△x2
根据动能定理得:
解得:
(3)小球恰好在杆上某一位置随杆在水平面内匀速转动时,设小球距B端距离为L0,
有FN2cos30°=mg
小球从开始滑动到离开杆过程中,根据动能定理有
解得:
答:(1)小球随杆匀速转动的角速度ω为;
(2)小球下滑过程中的最大速度为;
(3)小球从开始滑动到离开杆过程中,杆对球所做的功W为.
解析
解:(1)对小球受力分析,在水平方向上有:
竖直方向上有:FN1cosθ=mg+k△x1sinθ
解得:=
(2)小球下滑过程中,当加速度等于零时速度最大,设弹簧被压缩了△x2时小球速度最大,
有mgsinθ=k△x2
根据动能定理得:
解得:
(3)小球恰好在杆上某一位置随杆在水平面内匀速转动时,设小球距B端距离为L0,
有FN2cos30°=mg
小球从开始滑动到离开杆过程中,根据动能定理有
解得:
答:(1)小球随杆匀速转动的角速度ω为;
(2)小球下滑过程中的最大速度为;
(3)小球从开始滑动到离开杆过程中,杆对球所做的功W为.
如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角θ=45°,一条长为L的轻绳(质量不计),一端固定在圆锥体的顶点O处,另一端拴着一个质量为m的小物体(物体可看作质点),物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动.
(1)当时v=,求绳对物体的拉力.
(2)当时v=,求绳对物体的拉力.
正确答案
解:当物体刚要离开锥面时,锥面对小球没有支持力,由牛顿第二定律得:Tcosθ-mg=0,Tsinθ=m
解得 v=.
(1)因v1<v,此时锥面对球有支持力,设为N1,如图1所示,则
T1cosθ+N1sinθ-mg=0
T1sinθ-N1sinθ=m
解得 T1=mg
(2)因v2>v,则球离开锥面,设线与竖直方向上的夹角为α,如图2所示.
则T2cosα-mg=0
T2sinα=m
解得T2=2mg.
答:
(1)当时v=,绳对物体的拉力为
mg.
(2)当时v=,绳对物体的拉力为2mg.
解析
解:当物体刚要离开锥面时,锥面对小球没有支持力,由牛顿第二定律得:Tcosθ-mg=0,Tsinθ=m
解得 v=.
(1)因v1<v,此时锥面对球有支持力,设为N1,如图1所示,则
T1cosθ+N1sinθ-mg=0
T1sinθ-N1sinθ=m
解得 T1=mg
(2)因v2>v,则球离开锥面,设线与竖直方向上的夹角为α,如图2所示.
则T2cosα-mg=0
T2sinα=m
解得T2=2mg.
答:
(1)当时v=,绳对物体的拉力为
mg.
(2)当时v=,绳对物体的拉力为2mg.
扫码查看完整答案与解析