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题型:简答题
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简答题

如图所示,一质量为0.5kg的小球,用0.4m长的细线拴住在竖直面内作圆周运动,小球在圆上最高点速度为4m/s.求:(g=10m/s2

(1)小球在圆上最高点时细线的拉力是多少?

(2)小球运动到圆下最低点时的速度是多少?

正确答案

解:(1)当小球在最高点速度为4m/s时,重力和细线拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:

mg+T=m

解得:T=m(-g)=0.5×(-10)N=15N.

(2)小球从最高点运动到最低点的过程,绳子的拉力不做功,机械能守恒,则得:

2mgL+=

得小球运动到最低点时的速度为:v′==m/s=4m/s.

答:(1)小球在圆上最高点时细线的拉力是15N.

(2)小球运动到圆下最低点时的速度是4m/s.

解析

解:(1)当小球在最高点速度为4m/s时,重力和细线拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:

mg+T=m

解得:T=m(-g)=0.5×(-10)N=15N.

(2)小球从最高点运动到最低点的过程,绳子的拉力不做功,机械能守恒,则得:

2mgL+=

得小球运动到最低点时的速度为:v′==m/s=4m/s.

答:(1)小球在圆上最高点时细线的拉力是15N.

(2)小球运动到圆下最低点时的速度是4m/s.

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题型:填空题
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填空题

长为L=0.5m的轻杆,其一端固定于O点,另一端连着质量m=1kg的小球,小球绕O点在竖直平面内做圆周运动,当它通过最高点速度v=3m/s时,小球受到细杆的作用力为大小为______N,是______.(填“拉力”或“支持力”)(g=10m/s2

正确答案

8

拉力

解析

解:小球在最高点时,对小球受力分析,受重力G和杆的弹力N,假定弹力N向下,如图所示;

由牛顿第二定律和向心力公式得到,N+G=m

由上式解得,N=m-mg=(1×-1×10)N=8N>0;

因而杆对球为拉力;

故答案为:8,拉力.

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题型:简答题
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简答题

如图所示为一水平转盘的示意图.转盘上有一质量为0.25Kg的铜块随转盘一起做匀速率转动,已知铜块与转盘之间的最大静摩擦力是1N.(g=10m/s2

(1)如果铜块在盘上无滑动,试分析铜块的受力情况;

(2)若铜块放在离转轴0.1m处,则转盘旋转的角速度ω为多大时铜块将要被甩出去?

(3)当角速度ω=4rad/s时,铜块放在距轴心多远处才能恰好不被甩出去?

正确答案

解:(1)铜块在转盘上无滑动时,随转盘做匀速圆周运动,合外力提供向心力,铜块受到重力、转盘的支持力N和静摩擦力f,受力情况如图所示.  

(2)铜块受到的静摩擦力提供向心力,当静摩擦力达到最大时,铜块将要被甩出去,根据牛顿第二定律得:

  fm=mrω2

解得:ω===2rad/s

(3)当角速度ω=4rad/s时,设铜块放在距轴心r′远处才能恰好不被甩出去,则

   fm=mr′ω2,得 r′===0.25m

答:

(1)如果铜块在盘上无滑动,铜块受到重力、转盘的支持力N和静摩擦力f;

(2)若铜块放在离转轴0.1m处,则转盘旋转的角速度ω为2rad/s时铜块将要被甩出去;

(3)当角速度ω=4rad/s时,铜块放在距轴心0.25m远处才能恰好不被甩出去.

解析

解:(1)铜块在转盘上无滑动时,随转盘做匀速圆周运动,合外力提供向心力,铜块受到重力、转盘的支持力N和静摩擦力f,受力情况如图所示.  

(2)铜块受到的静摩擦力提供向心力,当静摩擦力达到最大时,铜块将要被甩出去,根据牛顿第二定律得:

  fm=mrω2

解得:ω===2rad/s

(3)当角速度ω=4rad/s时,设铜块放在距轴心r′远处才能恰好不被甩出去,则

   fm=mr′ω2,得 r′===0.25m

答:

(1)如果铜块在盘上无滑动,铜块受到重力、转盘的支持力N和静摩擦力f;

(2)若铜块放在离转轴0.1m处,则转盘旋转的角速度ω为2rad/s时铜块将要被甩出去;

(3)当角速度ω=4rad/s时,铜块放在距轴心0.25m远处才能恰好不被甩出去.

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题型:简答题
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简答题

铁路转弯处的圆弧半径是300m,轨距是1.5m,规定火车通过这里的速度是20m/s,求内外轨的高度差该是多大,才能使铁轨不受轮缘的挤压.(g=10m/s2,当tanα很小时可以近似认为sinα=tanα)

正确答案

解:根据牛顿第二定律得,mgtanθ=m

解得:tanθ===

又sinθ===

得:h=0.2m;

答:内外轨的高度差该是0.2m,才能使铁轨不受轮缘的挤压.

解析

解:根据牛顿第二定律得,mgtanθ=m

解得:tanθ===

又sinθ===

得:h=0.2m;

答:内外轨的高度差该是0.2m,才能使铁轨不受轮缘的挤压.

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题型:填空题
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填空题

一辆质量为400Kg的摩托车驶过半径为50m的凸形桥面时,始终保持5m/s的速率,求通过最高点时汽车对桥面的压力为______

正确答案

3800N

解析

解:在最高点,根据牛顿第二定律得,mg-

解得N=3800N.

则通过最高点时汽车对桥面的压力为3800N.

故答案为:3800N.

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