- 向心力
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“和谐”号动车组列车可以让乘客体验时速200公里的追风感觉.我们把火车转弯近似看成是做匀速圆周运动,火车速度提高会使外轨受损.为解决火车高速转弯时不使外轨受损这一难题,你认为以下措施可行的是( )
正确答案
解析
解:A、增加内外轨的高度差,可以增大支持力在水平方向上的分量,即可增大火车转弯时所需要的向心力,从而可在速度提高的情况下而减小对外轨的挤压,所以选项A正确,B错误.
C、由F向=m可知,在速度增大时,通过增大转弯半径可以减小所需要的向心力,可以不使外轨受损;若是减小半径,会是所需要的向心力增大,会是外轨受损,所以选项C正确,D错误.
故选:AC
甲、乙两名溜冰运动员,面对面拉着弹簧秤做匀速圆周运动的溜冰表演,如图所示.已知M甲=80kg,M乙=40kg,两人相距0.9m,弹簧秤的示数为96N.甲人做圆周运动的半径是______乙人做圆周的线速度______.
正确答案
0.3m
1.2m/s
解析
解:弹簧秤对甲、乙两名运动员的拉力提供向心力,
根据牛顿第二定律得:=
=96N ①
由于甲、乙两名运动员面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演,所以ω甲=ω乙
已知 M 甲=80kg,M 乙=40kg,两人相距 0.9m,
所以两人的运动半径不同,甲为0.3m,乙为0.6m,
根据①得:两人的角速相同,约为2rad/s.
根据线速度v=ωr得甲的线速度是0.6m/s,乙的线速度是1.2m/s
故答案为:0.3m;1.2m/s
全国铁路大面积提速后,京哈、京沪、京广、胶济等提速干线的部分区段时速可达300公里,我们从济南到青岛乘“和谐号”列车就可以体验时速300公里的追风感觉.火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动,火车速度提高会使外轨受损.为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题,以下措施可行的是( )
①适当减小内外轨的高度差
②适当增加内外轨的高度差
③适当减小弯道半径
④适当增大弯道半径.
正确答案
解析
解:火车转弯时为减小外轨所受压力,可使外轨略离于内轨,使轨道倾斜,若火车速度合适,内外轨均不受挤压.
此时,重力与轨道的支持力的合力提供向心力,如图.
F=mgtanθ=m
解得:v=
则知:当火车速度增大时,应适当增大转弯半径或增加内外轨道的高度差;故②④正确.
故选:D.
质量为m的飞机,以速率v在水平面上做半径为r的匀速圆周运动,空气对飞机作用力的大小等于( )
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律有:
根据平行四边形定则,如图.空气对飞机的作用力F=.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
如图甲所示,轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球,现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动.小球运动到最高点时,杆与小球间弹力大小为F,小球在最高点的速度大小为v,其F-v2图象如图乙所示.不计空气阻力,则( )
正确答案
解析
解:A、在最高点,若v=0,则N=mg=a;若N=0,则mg=m,解得g=
,m=
R,故A正确,B错误;
C、由图可知:当v2<b时,杆对小球弹力方向向上,当v2>b时,杆对小球弹力方向向下,所以当v2=c时,杆对小球弹力方向向下,故C错误;
D、若c=2b.则N+mg=m,解得N=a=mg,故D错误.
故选:A
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