- 向心力
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如图所示是单杠运动员做“单臂大回环”的动作简图,质量为60kg的体操运动员,用一只手抓住单杠,伸展身体,以单杠为轴做圆周运动,此过程中,忽略空气阻力,取g=10m/s2,运动员在最低点时手臂受到的拉力可能为( )
正确答案
解析
解:把人看成质量为m=60kg的质点,距杠距离为L绕杠做圆周运动,令人在最高点时的速度为v0,当人运动最低点时的速度为v.
根据动能定理可得:
mg•2l=-
人在最低点时手臂的拉力和重力的合力提供向心力,则 F-mg=m
联立得 F=5mg+m
当v0=0时拉力的最小值 Fmin=5mg=3000N,可知F可能等于3600N,不可能等于600N和2400N.故AB错误,CD正确.
故选:CD.
一球绕直径匀速转动,如图所示,球面上有A、B两点,则( )
正确答案
解析
解:A、A、B两点绕转轴转动,向心加速度的方向垂直指向转轴,故A错误.
B、A、B两点共轴转动,角速度相等,根据a=rω2知,B的转动半径大于A的转动半径,则可知aA<aB,故B正确,C错误.
D、根据v=rω知,B的转动半径大于A的转动半径,则vA<vB,故D错误.
故选:B.
如图所示,细绳一端系着质量m=0.1kg的小物块A,置于光滑水平台面上;另一端通过光滑小孔O与质量M=0.5kg的物体B相连,B静止于水平地面上(g=10m/s2)
(1)当物块A以O为圆心做半径r=0.2m的匀速圆周运动时,地面对B的支持力FN=3.0N,求物块A的线速度和角速度的大小?
(2)当物块A的角速度为多大时,B物体将要离开地面?
正确答案
解:(1)B处于静止状态,根据受力平衡有:F拉+FN=Mg
则F拉=Mg-FN=5-3=2N
F拉提供A做圆周运动所需的向心力,则F拉=F向=m
则 v==
=2m/s
故A的线速度大小为2m/s.
角速度为ω==
=10rad/s
(2)B物体将要离开地面时,绳子的拉力等于Mg,则对A有:Mg=mrω′2
解得ω′=5rad/s
答:
(1)物块A的速度为2m/s,角速度的大小为10rad/s.
(2)当A球的角度为5rad/s时,B物体将要离开地面.
解析
解:(1)B处于静止状态,根据受力平衡有:F拉+FN=Mg
则F拉=Mg-FN=5-3=2N
F拉提供A做圆周运动所需的向心力,则F拉=F向=m
则 v==
=2m/s
故A的线速度大小为2m/s.
角速度为ω==
=10rad/s
(2)B物体将要离开地面时,绳子的拉力等于Mg,则对A有:Mg=mrω′2
解得ω′=5rad/s
答:
(1)物块A的速度为2m/s,角速度的大小为10rad/s.
(2)当A球的角度为5rad/s时,B物体将要离开地面.
汽车在半径为R的水平弯道上转弯,车轮与地面的最大静摩擦力大小为μsmg,那么汽车行驶的最大速率为______.
正确答案
解:当静摩擦力达到最大时,汽车拐弯的速率达到最大,根据牛顿第二定律得:μsmg=m,解得最大速率为:v=
.
故答案为:.
解析
解:当静摩擦力达到最大时,汽车拐弯的速率达到最大,根据牛顿第二定律得:μsmg=m,解得最大速率为:v=
.
故答案为:.
铁路转弯处外轨被垫高,铁轨与水平面夹角为θ,转弯半径为R,火车转弯尽量避免与轨道有侧向挤压的行车最佳速度为______,若实际速度比它大,火车车轮会挤压______侧铁轨.
正确答案
外
解析
解:根据牛顿第二定律得,mgtanθ=m
解得:v=.
若实际速度比它大,则需要的向心力增大,外侧铁轨对火车有压力作用.
故答案为:;外
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