- 向心力
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长为L的细绳,一端系一质量为m的小球,另一端固定于某点,当绳竖直时小球静止,现给小球一水平初速度v0,使小球在竖直平面内做圆周运动,并且刚好过最高点,则下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:小球刚好越过最高点,知绳子的拉力T=0,根据牛顿第二定律得:
mg=m
解得:v=,故D正确.
故选:D
长为l的细线上端固定在顶角为74°的固定光滑圆锥体的顶部,下端与质量为m的小球(可看做质点)相连,如图.让小球绕圆锥体的中心以角速度ω在水平面内做匀速圆周运动.(已知sin37°=0.6;cos37°=0.8)
(1)当ω2=______时,圆锥体对小球的支持力恰好为0;
(2)当ω2=时,绳对小球的拉力是______;
(3)当ω2=时,绳对小球的拉力是______.
正确答案
mg
解析
解:(1)小球刚要离开锥面时的速度,此时支持力为零,根据牛顿第二定律得:
解得:ω02=,
(2)当ω2=时,小球离开锥面,设细线与竖直方向夹角为β
T3sinβ=mω2lsinβ
故T3=mlω2=ml
(3)当ω2=<
时,根据牛顿第二定律得:
Tsinθ-Ncosθ=mω 2lsinθ
Tcosθ+Nsinθ=mg
解得:T=mgcosθ+mlω2sin2θ=mg
故答案为:(1);(2)
;(3)mg
如图所示,有一长为L的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好在竖直平面内做完整的圆周运动,已知水平面上的C点在O点的正下方,且到O点的距离为1.9L,不计空气阻力,求:(g=10m/s2)
(1)小球通过最高点A的速度vA;
(2)若小球通过最低点B时,细线对小球的拉力T恰好为小球重力的6倍,且小球通过B点时细线断裂,求小球落地点到C的距离.
正确答案
解:(1)对小球,当恰好通过最高点时,细线的拉力为0,根据向心力公式有:mg=m,则有:vA=
.
(2)当小球在B点时,由牛顿第二定律得:
T-mg=m,而T=6mg
解得小球在B点的速度为:vB=
细线断裂后,小球做平抛运动,则
竖直方向:1.9L-L=gt2
水平方向:x=vBt
代入数据得:x=3L,即小球落地点到C的距离为3L.
答:(1)小球通过最高点A的速度vA为;
(2)小球落地点到C的距离为3L.
解析
解:(1)对小球,当恰好通过最高点时,细线的拉力为0,根据向心力公式有:mg=m,则有:vA=
.
(2)当小球在B点时,由牛顿第二定律得:
T-mg=m,而T=6mg
解得小球在B点的速度为:vB=
细线断裂后,小球做平抛运动,则
竖直方向:1.9L-L=gt2
水平方向:x=vBt
代入数据得:x=3L,即小球落地点到C的距离为3L.
答:(1)小球通过最高点A的速度vA为;
(2)小球落地点到C的距离为3L.
有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、汽车在最高点mg-FN=知FN<mg,故处于失重状态,故A错误;
B、如图b所示是一圆锥摆,重力和拉力的合力F=mgtanθ=mω2r;r=Lsinθ,知ω==
,故增大θ,但保持圆锥的高不变,角速度不变,故B正确;
C、根据受力分析知两球受力情况相同,即向心力相同,由F=mω2r知r不同角速度不同,故C错误;
D、火车转弯超过规定速度行驶时,外轨对内轮缘会有挤压作用,故D错误.
故选:B
要根长为L的轻绳一端系着质量为m的小球,另一端固定在天花板上,当小球在水平面内做匀速圆周运动时,轻绳与竖直线的夹角为θ,如图所示,求:
(1)轻绳的拉力大小;
(2)小球的线速度大小.
正确答案
解(1)小球受力如图,直方向受力平衡:Tcosθ=mg
得:T=
(2)向心力为:F=Tsinθ
根据牛顿第二定律:F=m
又:r=Lsinθ
得:v=
答:(1)轻绳的拉力大小为;
(2)小球的线速度大小为.
解析
解(1)小球受力如图,直方向受力平衡:Tcosθ=mg
得:T=
(2)向心力为:F=Tsinθ
根据牛顿第二定律:F=m
又:r=Lsinθ
得:v=
答:(1)轻绳的拉力大小为;
(2)小球的线速度大小为.
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