- 向心力
- 共7577题
一辆满载的卡车在起伏的公路上匀速行驶,如图所示,由于轮胎过热,容易爆胎.爆胎可能性最大的地段是( )
正确答案
解析
解:在坡顶有:mg-FN=m,FN=mg-m
,FN<mg
在坡谷有:FN-mg=m,FN=mg+m
,FN>mg,r越小,FN越大.
则在b、d两点比a、c两点容易爆胎.
而d点半径比b点小,则d点最容易爆胎.
故选:D.
如图所示,细杆的一端与一小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动.现给小球一初速度,使它做圆周运动,图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点,则杆对小球的作用力可能是( )
正确答案
解析
解:小球做圆周运动,合力提供向心力;
在最高点受重力和杆的弹力,假设弹力向下,如图
根据牛顿第二定律得到,F1+mg=m;
当F1<0,为支持力,向上;
当F1>0,为拉力,向下;
当F1=0,无弹力;
球经过最低点时,受重力和杆的弹力,如图
由于合力提供向心力,即合力向上,故杆只能为向上的拉力;
故选A、B.
如图所示,放于竖直面内的光滑金属圆环半径为R,质量为m的带孔小球穿于环上,同时有一长为R细绳一端系于球上,另一端系于圆环最低点,当圆环以角速度ω绕竖直直径转动时,发现小球受到三个力作用,则ω可能为( )
正确答案
解析
解:因为圆环光滑,所以这三个力肯定是重力、环对球的弹力、绳子的拉力,细绳要产生拉力,绳要处于拉升状态,根据几何关系可知,此时细绳与竖直方向的夹角为60°,当圆环旋转时,小球绕竖直轴做圆周运动,向心力由三个力在水平方向的合力提供,其大小为:F=mω2r,根据几何关系,其中r=Rsin60°一定,所以当角速度越大时,所需要的向心力越大,绳子拉力越大,所以对应的临界条件是小球在此位置刚好不受拉力,此时角速度最小,需要的向心力最小,
对小球进行受力分析得:Fmin=2mgsin60°,
即:2mgsin60°=mRsin60°
解得:,所以只要ω>
就符合题意.
故选:D
升降机内悬挂一圆锥摆,摆线长为1.0m,小球质量为0.1kg,当升降机以6m/s2加速度匀加速上升时,摆线恰与竖直方向成θ=37°角,试求小球的角速度和摆线的拉力各为多少?
(sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度取g=10m/s2.)
正确答案
解:对小球受力分析
竖直方向上:Fcos37°-mg=ma
解得:F=2N
在水平方向上:Fsin37°=mω2r
另外:r=Lsin37°
解得:rad/s
答:小球的角速度为2rad/s,摆线的拉力为2N.
解析
解:对小球受力分析
竖直方向上:Fcos37°-mg=ma
解得:F=2N
在水平方向上:Fsin37°=mω2r
另外:r=Lsin37°
解得:rad/s
答:小球的角速度为2rad/s,摆线的拉力为2N.
如图所示,质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上,质量m=1kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与固定滑块上的光滑轴O连接,小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动,开始轻杆处于水平状态.现给小球一个竖直向上的初速度v0=4m/s,g取10m/s2.若锁定滑块,试求小球通过最高点P时对轻杆的作用力大小和方向.
正确答案
解:(1)设小球能通过最高点,且此时的速度为v1.在上升过程中,因只有重力做功,小球的机械能守恒.则 …①
…②
设小球到达最高点时,轻杆对小球的作用力为F,方向向下,
则 …③
由②③式,得 F=2N…④
由牛顿第三定律可知,小球对轻杆的作用力大小为2N,方向竖直向上.
答:小球对轻杆的作用力大小为2N,方向竖直向上.
解析
解:(1)设小球能通过最高点,且此时的速度为v1.在上升过程中,因只有重力做功,小球的机械能守恒.则 …①
…②
设小球到达最高点时,轻杆对小球的作用力为F,方向向下,
则 …③
由②③式,得 F=2N…④
由牛顿第三定律可知,小球对轻杆的作用力大小为2N,方向竖直向上.
答:小球对轻杆的作用力大小为2N,方向竖直向上.
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