- 向心力
- 共7577题
如图所示,质量为m的小球,用长为L的细线悬挂在O点,在O点正下方
处有一光滑的钉子P,把小球拉到与钉子等高的位置A,悬线被钉子挡住.让小球在位置A由静止释放,当小球第一次经过最低点时( )
正确答案
解析
解:A、小球经过最低点前后瞬间线速度不变,转动的半径增大,根据v=rω知,角速度减小,故A错误,B正确;
C、根据a=知,速度大小不变,半径变大,向心加速度减小,向心力减小,根据牛顿第二定律F-mg=m
得,绳子的拉力减小.故C正确,D错误.
故选:BC
如图所示,质量为1t的汽车以10m/s的速度通过半径R=40m的拱桥桥顶时,车对桥顶的压力是多少?为使汽车能安全通过桥顶(汽车不脱离桥面),汽车驶上桥顶时速度不得超过多少?
正确答案
解:当车行驶至桥顶时,据牛顿运动定律得:
解得:
据牛顿第三定律,车对桥面压力为:
为使汽车不脱离桥面,则有:
解得:v=20m/s
答:车对桥顶的压力是7.5×103N,为使汽车能安全通过桥顶(汽车不脱离桥面),汽车驶上桥顶时速度不得超过20m/s.
解析
解:当车行驶至桥顶时,据牛顿运动定律得:
解得:
据牛顿第三定律,车对桥面压力为:
为使汽车不脱离桥面,则有:
解得:v=20m/s
答:车对桥顶的压力是7.5×103N,为使汽车能安全通过桥顶(汽车不脱离桥面),汽车驶上桥顶时速度不得超过20m/s.
如图所示,用长为L的细绳拴住一个质量为m的小球,当小球在水平面内做匀速圆周运动时,细绳与竖直方向成θ角.
(1)对小球进行受力分析,画出受力分析图;
(2)求细绳对小球的拉力;
(3)小球做匀速圆周运动的周期.
正确答案
解:(1)如图所示对小球进行受力分析如图所示:
(2)根据小球竖直方向上的合力等于零,有:Tcosθ=mg
得:T=.
(3)轨道半径为Lsinθ,拉力和重力的合力提供向心力,有:F合=mgtanθ=mlsinθ
解得:T=2π.
答:(1)小球的受力如图所示.
(2)细绳对小球的拉力为.
(3)小球做匀速圆周运动周期为2π.
解析
解:(1)如图所示对小球进行受力分析如图所示:
(2)根据小球竖直方向上的合力等于零,有:Tcosθ=mg
得:T=.
(3)轨道半径为Lsinθ,拉力和重力的合力提供向心力,有:F合=mgtanθ=mlsinθ
解得:T=2π.
答:(1)小球的受力如图所示.
(2)细绳对小球的拉力为.
(3)小球做匀速圆周运动周期为2π.
如图所示,放置在水平地面上的支架质量为M,支架顶端用细线拴着的摆球质量为m,现将摆球拉至水平位置,而后释放,摆球运动过程中,支架始终不动,则:
(1)在释放前的瞬间,支架对地面的压力为______;
(2)摆球到达最低点时,支架对地面的压力为______.
正确答案
Mg
Mg+3mg
解析
解:释放的瞬间,知细线的拉力为零,则细线对支架无拉力,对支架分析,受重力和支持力,则N=Mg,所以支架对地面的压力为Mg.
摆球摆动到最低时,根据动能定理知,mgL=,根据牛顿第二定律得,F-mg=m
=2mg,则F=3mg.则支架对地面的压力为N′=Mg+3mg.
故答案为:(1)Mg;(2)Mg+3mg
如图所示,两根轻绳同系一个质量为m=0.1kg的小球,两绳的另一端分别固定在轴上的A、B两处,上面绳AC长L=2m,当两绳都拉直时,与轴的夹角分别为30°和45°,求当小球随轴一起在水平面内做角速度为ω=4rad/s的匀速圆周运动时,上下两轻绳拉力各为多少?
正确答案
解:当AC绳恰被拉直,但其拉力T1恰为零,设此时角速度为ω1,BC绳拉力为T2,则有:
T2cos45°=mg
代入数据得:ω1=3.16rad/s.
要使AC绳有拉力,必须ω<ω1,依题意ω=4rad/s>ω1,
故AC绳已无拉力,AC绳是松驰状态,BC绳与杆的夹角θ>45°.
设此时BC与竖直方向的夹角为θ,对小球有:T2cosθ=mg
而ACsin30°=BCsin45°
联立可解得 T2=2.3N,T1=0.
答:当小球随轴一起在水平面内做角速度为ω=4rad/s的匀速圆周运动时,上下两轻绳拉力各为0,2.3N.
解析
解:当AC绳恰被拉直,但其拉力T1恰为零,设此时角速度为ω1,BC绳拉力为T2,则有:
T2cos45°=mg
代入数据得:ω1=3.16rad/s.
要使AC绳有拉力,必须ω<ω1,依题意ω=4rad/s>ω1,
故AC绳已无拉力,AC绳是松驰状态,BC绳与杆的夹角θ>45°.
设此时BC与竖直方向的夹角为θ,对小球有:T2cosθ=mg
而ACsin30°=BCsin45°
联立可解得 T2=2.3N,T1=0.
答:当小球随轴一起在水平面内做角速度为ω=4rad/s的匀速圆周运动时,上下两轻绳拉力各为0,2.3N.
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