- 向心力
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如图所示,物体被细绳拉着在竖直平面内做圆周运动,已知它经过最高点时的速度是10m/s,绳长0.5m,物体质量为100g,则它在这一位置受到绳的拉力是______N,如果以同样的速率 通过最低点,这时绳的拉力为______ N,物体通过最高点时的最小速度是______m/s.
正确答案
19
21
解析
解:在最高点,受重力和细线的拉力,合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
T+mg=m
解得:
T=m-mg=0.1×
-0.1×10=19N
如果以同样的速率通过最低点,受重力和拉力,
根据牛顿第二定律,有:
T′-mg=m
解得:
T′=m+mg=0.1×
+0.1×10=21N
在最高点,当拉力为零时,有最小速度,根据牛顿第二定律,有:
mg=m
解得:
v1==
=
m/s
故答案为:19,21,.
汽车在拱桥上行驶时,竖直方向上受到______ 和______ 两个力的作用,从而产生汽车在拱桥上做圆周运动的______ 力.根据牛顿第二定律列方程应为______.由上式可看出汽车的速度越大则______ 越小,它与汽车对桥的压力是一对______,所以汽车对桥的压力越小,当速度大到______ 时,汽车对桥的压力为零,出现腾飞现象.
正确答案
重力
支持力
向心
mg-N=m
支持力
作用力与反作用力
解析
解:汽车在拱桥上行驶时,在最高点受到重力和支持力,两个力的合力提供汽车圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律得:
mg-N=m
由上式可看出汽车的速度越大则支持力越小,桥对汽车的支持力和汽车对桥的压力是一对作用力与反作用力,
当N=0时,出现腾飞现象,此时重力提供向心力,则有:
mg=m
解得:v=
故答案为:重力、支持力、向心、N-mg=m、支持力、作用力与反作用力、
.
如图所示,圆弧轨道AB在竖直平面内,在B点,轨道的切线是水平的,一小球由圆弧轨道上的某点从静止开始下滑,不计任何阻力.设小球刚到达B点时的加速度为a1,刚滑过B点时的加速度为a2,则( )
正确答案
解析
解:质点刚要到达B点时,有:F合=m=ma1.根据动能定理得,mgR=
mv2.联立两式,a1=2g,方向竖直向上.
滑过B点时所受的合力为重力,根据牛顿第二定律得,a2==g,方向竖直向下.
故选D.
一辆质量为M的超重车,行驶上半径为R的圆弧形拱桥顶点,已知此处桥面能承受的最大压力只是车重的0.75倍,要使车能安全沿桥面行驶,则此处车的速度v应在( )
正确答案
解析
解:对车受力分析可知:受竖直向上桥面的支持力N和竖直向下重力Mg
由向心力公式有:Mg-N=M
又因为有:0<N<0.75Mg
由以上两式得:
<v<
故选:C
如图所示,是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置的示意图,其中做圆周运动的圆柱体的质量为m,放置在未画出的圆盘上,圆周轨道的半径为r,力传感器测定的是向心力,光电传感器测定的是圆柱体的线速度,
(1)以下是保持圆柱体质量和圆周运动轨道半径不变的条件下,根据某组实验所得数据作出的F-v,F-v2,F-v3,三个图象:研究图象后,可得出向心力F和圆柱体速度v的关系是______,
(2)为了研究F和r成反比的关系,实验时除了保持圆柱体质量不变外,还应保持物理量______不变,
(3)若半径r=0.1m,根据你已经学习过的向心力公式以及上面的图线可以推算出,本实验中圆柱体的质量是______kg.
正确答案
F与v的平方成正比
线速度
0.088
解析
解:(1)由乙图可知,F∝v2,由数学知识得到F与v的平方成正比
(2)该实验运用控制变量法研究物理量的关系,根据向心力公式F=m可知,为研究F与r的关系,实验时除保持圆柱体的质量不变外,还应保持不变的物理量是线速度的大小.
(3)据乙图B求出斜率k==
=0.88,所以F=0.88v2
根据已经学习过的向心力公式F=m得,将r=0.1m代入
得:m=0.088kg.
故答案为:(1)F与v的平方成正比,(2)线速度,(3)0.088
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