- 向心力
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汽车在倾斜的弯道上拐弯,弯道的倾角为θ,半径为r,则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是( )
正确答案
解析
解:高速行驶的汽车完全不依靠摩擦力转弯时所需的向心力由重力和路面的支持力的合力提供,力图如图.
根据牛顿第二定律得:
mgtanθ=m
解得:v=
故选:B
如图所示的皮带传动装置,A、B、C分别为轮缘上的三点,设皮带不打滑,A、C、B轮的半径比为3﹕2﹕1,则( )
正确答案
解析
解:A、B共轴转动,角速度相等,B、C两点功传送带传动,则线速度大小相等,根据v=rω知,ωB:ωC=rC:rB=2:1,所以ωA:ωB:ωC=2:2:1,所以C错误.
A、B共轴转动,角速度相等,vA:vB=rA:rB=3:1,B、C两点的线速度大小相等,则v A:vB:vC=3:1:1,所以D正确.
向心加速度:a=,所以:aa:ab=2×3:2×1=3:1,所以A错误,
ab:ac:=2×1:1×1=2:1,所以B错误,
故选:D
如图所示,一块足够大的光滑平板放置在水平面上,能绕水平固定轴MN自由转动从而实现调节其与水平面所成的倾角.板上一根长为l=0.5m的轻细绳一端系住一个质量为m=0.5kg的小球,另一端固定在板上的O点.当平板倾角为a时,先将轻绳平行于水平轴MN拉直,然后给小球以沿着平板并与轻绳垂直的初速度v0=2m/s,则( )
正确答案
解析
解:C、D、小球在斜面上运动时受绳子拉力、斜面弹力、重力.在垂直斜面方向上合力为0,重力在沿斜面方向的分量为mgsinα,小球在最高点时,由绳子的拉力和重力分力的合力提供向心力:
FT+mgsinα=…①
研究小球从释放到最高点的过程,据动能定理:
-mglsinα=-
mv02…②
若恰好通过最高点绳子拉力T=0,联立①②解得:
sinα==
=
故小球能保持在板面内作圆周运动时,α最大值为arcsin.
故C错误,D正确;
A、若a=0°,则轻绳对小球的拉力大小为:
FT==0.5×
=4N
故A正确;
B、若a=90°,小球不能到达最高点;
如果上升0.7m,重力势能的增加量mgh=0.5×10×0.7=3.5J,初动能=1J,机械能不守恒,故B错误;
故选:AD.
如图所示,一质量为m=1kg的质点,系在一伸直的轻绳一端,绳的另一端固定在粗糙水平面上,绳长为r=0.5m.给质点一垂直轻绳、大小为4m/s的初速度,质点将在该该水平面上以绳长为半径做圆周运动,运动一周后,其速率变为2m/s,则绳的拉力T与转过的角度θ的图象和质点运动的速率v与时间t的图象,正确的是( )
正确答案
解析
解:A、质点做圆周运动绳子的拉力提供向心力,绳子的拉力提供向心力故绳的拉力T=m
利用“化曲为直”的思想,质点在运动一周过程中,可以看做质点做加速度为a=μg的匀减速直线运动,则有:
v2-=2ax=-2μgx,
又因为x=rθ,
所以T=-2μmgmgθ,即绳拉力的大小随小方块转过的角度均匀减小,故A错误,B正确;
C、利用“化曲为直”的思想,质点在运动一周过程中,可以看做质点做加速度为a=μg的匀减速直线运动,
v=v0-at,
根据动能定理得:
-μmgmg•2πr=mv2-
m
,
解得:μ=.
所以t=,v=2m/s,故C正确,D错误;
故选:BC.
游乐园中的“空中飞椅”可简化成如图所示的模型图,它的基本装置是将绳子上端固定在转盘上的边缘上,绳子的下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.其中P为处于水平面内的转盘,可绕OO′轴转动,圆盘半径d=24m,绳长l=10m.假设座椅随圆盘做匀速圆周运动时,绳与竖直平面的夹角θ=37°,座椅和人的总质量为60kg,则(g取10m/s2)( )
正确答案
解析
解:A、座椅受力如图所示,由平衡条件可得,在竖直方向上,
mg=Tcosθ,绳子拉力:T==
=750N,故A错误,
B、由牛顿第二定律得:mgtanθ=,
线速度为:v==
=15m/s,故B错误;
C、转盘的角速度与座椅的角速度相等,角速度ω==
=
=0.5rad/s,故C正确;
D、座椅转一圈的时间,即周期T==
=12.56s,故D错误;
故选:C.
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