- 向心力
- 共7577题
如图所示,长为l的绳子下端连着质量为m的小球,上端悬于天花板上,当把绳子拉直时,绳子与竖直线夹角为60°,此时小球静止于光滑水平桌面上.
(1)当小球以ω=做圆锥摆运动时,绳子的张力及小球对桌面的压力各为多少?
(2)当小球以ω=做圆锥摆运动时,绳子的张力及小球对桌面的压力各为多少?
正确答案
解:(1)对小球受力分析,作出力图如图1.
根据牛顿第二定律,得
Tsin60°=mω2Lsin60°①
mg=N+Tcos60° ②
又ω=
解得:T=mg,N=
(2)设小球对桌面恰好无压力时角速度为ω0,即N=0
代入①②得ω0=
由于ω=>ω0,故小球离开桌面做匀速圆周运动,则N=0此时小球的受力如图2.设绳子与竖直方向的夹角为θ,则有
mgtanθ=mω2•Lsinθ③
mg=Tcosθ ④
联立解得 T=4mg
答:
(1)当球以ω=做圆锥摆运动时,绳子张力T=mg,桌面受到压力N=
;
(2)当球以角速度ω=做圆锥摆运动时,绳子的张力为4mg,桌面受到的压力为零.
解析
解:(1)对小球受力分析,作出力图如图1.
根据牛顿第二定律,得
Tsin60°=mω2Lsin60°①
mg=N+Tcos60° ②
又ω=
解得:T=mg,N=
(2)设小球对桌面恰好无压力时角速度为ω0,即N=0
代入①②得ω0=
由于ω=>ω0,故小球离开桌面做匀速圆周运动,则N=0此时小球的受力如图2.设绳子与竖直方向的夹角为θ,则有
mgtanθ=mω2•Lsinθ③
mg=Tcosθ ④
联立解得 T=4mg
答:
(1)当球以ω=做圆锥摆运动时,绳子张力T=mg,桌面受到压力N=
;
(2)当球以角速度ω=做圆锥摆运动时,绳子的张力为4mg,桌面受到的压力为零.
如图所示,轻绳的一端固定在O点,另一端悬挂一小球,在O点正下方有一钉子C,把小球拉到如图所示的水平位置,无初速度释放,小球到O点正下方时轻绳碰到钉子C,则小球的线速度将______,角速度______,悬线拉力______.(选填“增大”,“不变”或“减小”)
正确答案
不变
增大
增大
解析
解:小球摆下后由机械能守恒可知,mgL=mv2,
因小球下降的高度相同,故小球到达最低点时的速度相同,
小球到O点正下方时轻绳碰到钉子C,圆周运动的半径变小,
根据:ω=可知r变小,ω增大,
在最低点由:F-mg=m
F=mg+m
速度不变,r减小,所以F增大.
故答案为:不变,增大,增大
质量为800kg的小汽车驶过一座半径为50m的圆形拱桥,到达桥顶时速度为8m/s,此时汽车对拱桥的压力为______N(g取10m/s2)
正确答案
6976
解析
解:如图所示,汽车到达桥顶时,竖直方向受到重力G和桥对它的支持力N的作用.
汽车对桥顶的压力大小等于桥顶对汽车的支持力N,汽车过桥时做圆周运动,重力和支持力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
G-N=m
有:N=G-F=mg-m=8000N-800×
N=6976N,
根据牛顿第三定律可知,此时汽车对桥的压力大小为:
N′=N=6976N,方向竖直向下;
故答案为:6976.
有一辆质量为m=1.8×103kg的小汽车驶上圆弧半径为40m的拱桥,取g=10m/s2.
(1)当汽车到达桥顶的速度v1=10m/s时,对桥的压力是多大?
(2)汽车以多大速度经过桥顶时恰好对桥没有压力?
正确答案
解:(1)汽车经过桥顶时,受力分析如图,由重力和支持力的合力提供向心力,则由牛顿第二定律得:
mg-N=m
得 N=m(g-)=1.8×103×(10-
)=1.35×104N
由牛顿第三定律,汽车对桥的压力为:N′=N=1.35×104N,方向竖直向下
(2)汽车对桥没有压力时,汽车只受重力,重力提供向心力,则有:mg=m
解得:v==
m/s=20m/s.
答:
(1)当汽车到达桥顶的速度v1=10m/s时,对桥的压力是1.35×104N,方向竖直向下.
(2)汽车以20m/s的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力.
解析
解:(1)汽车经过桥顶时,受力分析如图,由重力和支持力的合力提供向心力,则由牛顿第二定律得:
mg-N=m
得 N=m(g-)=1.8×103×(10-
)=1.35×104N
由牛顿第三定律,汽车对桥的压力为:N′=N=1.35×104N,方向竖直向下
(2)汽车对桥没有压力时,汽车只受重力,重力提供向心力,则有:mg=m
解得:v==
m/s=20m/s.
答:
(1)当汽车到达桥顶的速度v1=10m/s时,对桥的压力是1.35×104N,方向竖直向下.
(2)汽车以20m/s的速度经过桥顶时恰好对桥没有压力.
质量为m的小球A被长为L的轻绳悬挂在O点,且在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动,如图所示,当小球角速度为ω时,小球对桌面的压力恰好为零,此时轻绳与竖直方向的夹角为θ,则ω为( )
正确答案
解析
解:当小球角速度为ω时恰好对地面无压力,对其受力分析,受重力和绳子的拉力,二力的合力提供向心力,如图所示,
则:F合=mg•tanθ=mω2R…①
R=Lsinθ…②
①②两式联立解得:ω=,选项ABD错误,C正确.
故选:C
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