- 向心力
- 共7577题
如图所示,固定在竖直平面内的光滑轨道,由一段斜直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道半径为R.一质量为m的小物块(可视为质点)从斜直轨道上的A点由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动.A点距轨道最低点的竖直高度为4R.已知重力加速度为g.求:
(1)小物块通过圆形轨道最高点C时速度v的大小;
(2)在最高点C时,轨道对小物块的作用力F的大小.
正确答案
解:(1)根据机械能守恒定律有:
所以有:=
.
(2)根据牛顿第二定律有:
所以有:F=3mg
答:(1)小物块通过圆形轨道最高点C时速度v的大小为.
(2)轨道对小物块的作用力F的大小为3mg.
解析
解:(1)根据机械能守恒定律有:
所以有:=
.
(2)根据牛顿第二定律有:
所以有:F=3mg
答:(1)小物块通过圆形轨道最高点C时速度v的大小为.
(2)轨道对小物块的作用力F的大小为3mg.
如图所示,一质量为0.5kg的小球,用0.4m长的细线拴住在竖直面内作圆周运动.(g=10m/s2).求:
(1)为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动,小球过最高点时速度为至少是多大?
(2)当小球运动到圆周最低点时速度为4m/s,细线的拉力是多少?
正确答案
解:(1)小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在最高点时,有由重力提供向心力,有:mg=m
解得:v==
=2m/s
(2)在最低点时,拉力和重力的合力提供向心力,有:T-mg=m
得:T=m+mg=0.5×
+0.5×10=45N
答:(1)为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动,小球过最高点时速度为至少是2m/s
(2)当小球运动到圆周最低点时速度为4m/s,细线的拉力是45N
解析
解:(1)小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在最高点时,有由重力提供向心力,有:mg=m
解得:v==
=2m/s
(2)在最低点时,拉力和重力的合力提供向心力,有:T-mg=m
得:T=m+mg=0.5×
+0.5×10=45N
答:(1)为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动,小球过最高点时速度为至少是2m/s
(2)当小球运动到圆周最低点时速度为4m/s,细线的拉力是45N
一箱土豆在转盘上随转盘以角速度ω做匀速圆周运动,其中一个处于中间位置的土豆质量为m,它到转轴的距离为R,则其他土豆对该土豆的作用力为( )
正确答案
解析
解:土豆做匀速圆周运动,合力提供向心力,受重力和弹力,根据牛顿第二定律和向心力公式,有:
水平方向:;
竖直方向:Fy=mg;
故合力为:F=,故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
如图所示,一辆质量为4t的汽车匀速经过一半径为50m的凸形桥.(g=10m/s2)
(1)汽车若能安全驶过此桥,它的速度范围为多少?
(2)若汽车经最高点时对桥的压力等于它重力的一半,求此时汽车的速度多大?
正确答案
解:(1)汽车经最高点时对桥的压力为零时,求出速度最大,此时重力提供向心力,则有:
mg=m
解得:v=
所以汽车能安全驶过此桥的速度范围为v
(2)汽车经最高点时对桥的压力等于它重力的一半时,根据合外力提供向心力
mg-
解得:v″==5
m/s
答:(1)汽车能安全驶过此桥的速度范围为v;
(2)若汽车经最高点时对桥的压力等于它重力的一半,此时汽车的速度为5m/s.
解析
解:(1)汽车经最高点时对桥的压力为零时,求出速度最大,此时重力提供向心力,则有:
mg=m
解得:v=
所以汽车能安全驶过此桥的速度范围为v
(2)汽车经最高点时对桥的压力等于它重力的一半时,根据合外力提供向心力
mg-
解得:v″==5
m/s
答:(1)汽车能安全驶过此桥的速度范围为v;
(2)若汽车经最高点时对桥的压力等于它重力的一半,此时汽车的速度为5m/s.
如图所示,一光滑的半径为R的半圆形轨道固定在水平面上,一个质量为m的小球以某一速度由A点冲上轨道,当小球将要从轨道口B飞出时,对轨道的压力恰好为零,AB连线与水平面垂直.求:
(1)小球落地点C距A处多远;
(2)球落到C点时瞬时速度大小?
正确答案
解:(1)小球在B球时,只受重力的作用,则由牛顿第二定律得
mg=m
则得小球离开B点时的速度大小为v=
小球离开轨道后做平抛运动,则有
水平方向:x=vt
竖直方向:y=2R=gt2
解得,x=2R
(2)小球落地时竖直方向的分速度vy=gt=g•=
落地速度大小为vC==
答:(1)小球落地点C到A点的距离是2R;
(3)小球落地时的速度大小是.
解析
解:(1)小球在B球时,只受重力的作用,则由牛顿第二定律得
mg=m
则得小球离开B点时的速度大小为v=
小球离开轨道后做平抛运动,则有
水平方向:x=vt
竖直方向:y=2R=gt2
解得,x=2R
(2)小球落地时竖直方向的分速度vy=gt=g•=
落地速度大小为vC==
答:(1)小球落地点C到A点的距离是2R;
(3)小球落地时的速度大小是.
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