- 向心力
- 共7577题
如图所示,在光滑水平面上竖直固定一半径为R的光滑半圆槽轨道,其底端恰与水平面相切,质量为m的小球以某一初速度经半圆槽轨道最低点B滚上半圆槽,小球恰能通过最高点C后落回到水平面上的A点,求:(不计空气阻力,重力加速度为g)
(1)A、B两点间的距离;
(2)小球落到A点时的速度方向.
正确答案
解:(1)小球恰能通过C点,根据牛顿第二定律得:
mg=m
过C点小球做平抛运动,故有:SAB=vCt,
h=gt2,h=2R,
联立以上各式,解得:SAB=2R
(2)设小球在A点的速度方向与水平方向成θ角,则tanθ=,
vy=gt,
2R=gt2,
联立以上各式得:tanθ=2
答:(1)AB两点间的距离2R.
(2)小球落到A点时的速度方向与水平方向夹角的正切值等于2.
解析
解:(1)小球恰能通过C点,根据牛顿第二定律得:
mg=m
过C点小球做平抛运动,故有:SAB=vCt,
h=gt2,h=2R,
联立以上各式,解得:SAB=2R
(2)设小球在A点的速度方向与水平方向成θ角,则tanθ=,
vy=gt,
2R=gt2,
联立以上各式得:tanθ=2
答:(1)AB两点间的距离2R.
(2)小球落到A点时的速度方向与水平方向夹角的正切值等于2.
质量为800kg的小汽车驶过一座半径为50m的凹形桥,到达桥底时的速度为5m/s,此时汽车对桥的压力______N.
正确答案
8400
解析
解:根据牛顿第二定律得:
解得N=mg+=8400N
故答案为:8400
质量为25kg的小孩坐在质量为5kg的秋千板上,秋千板离拴绳子的横梁2.5m.如果秋千板摆动经过最低点的速度为5m/s,(绳子质量不计,g取10m/s2))
求:
(1)这时秋千板所受的压力是多大?
(2)每根绳子对秋千板的拉力是多大?
正确答案
解:(1)把小孩作为研究对象对其进行受力分析知,小孩受重力和秋千板对他的支持力两个力,故在最低点有:
FN=mg+m=250+25×
=500N
由牛顿第三定律可知,秋千板所受压力大小为500 N.
(2)设每根绳子对秋千板的拉力为T,将秋千板和小孩看成一个整体,则在最低点有:
2T-(M+m)g=(M+m)
代入数据解得:T=300N
答:(1)这时秋千板所受的压力是500N;
(2)每根绳子对秋千板的拉力是300N.
解析
解:(1)把小孩作为研究对象对其进行受力分析知,小孩受重力和秋千板对他的支持力两个力,故在最低点有:
FN=mg+m=250+25×
=500N
由牛顿第三定律可知,秋千板所受压力大小为500 N.
(2)设每根绳子对秋千板的拉力为T,将秋千板和小孩看成一个整体,则在最低点有:
2T-(M+m)g=(M+m)
代入数据解得:T=300N
答:(1)这时秋千板所受的压力是500N;
(2)每根绳子对秋千板的拉力是300N.
一个做匀速圆周运动的物体,若半径保持不变,当它的转速变为原来的4倍时,它的线速度将变为原来的______倍,它所受到的向心力将变为原来的______倍,若线速度不变,当它的角速度变为原来的4倍,它的轨道半径将变为原来的______倍.
正确答案
4
16
解析
解:转速变为原来的4倍时,角速度变为原来的4倍,根据v=rω知,半径不变,知线速度变为原来的4倍.
根据知,向心力变为原来的16倍.
根据v=rω知,线速度不变,角速度变为原来的4倍,则轨道半径变为原来的倍.
故答案为:4,16,;
质量为6000kg的汽车,以恒定的速率在水平面内沿一段半径为r=120m的圆弧轨道转弯,已知路面的倾角为α=37°,试求:(g=10m/s2)
(1)速度v0为多大时,斜面对汽车的摩擦力正好为零?
(2)当汽车的速度为60m/s时,斜面对汽车的支持力和摩擦力的大小各有多大?
正确答案
解:(1)据题意,斜面对汽车的摩擦力正好为零时,由重力和路面的支持力的合力提供汽车所需要的向心力,如图1所示,则得:
mgtanα=m
得:v0==
m/s=30m/s
(2)当汽车的速度为60m/s时,汽车的受力情况如图2所示,根据牛顿第二定律得:
水平方向有:fcosα+Nsinα=m
竖直方向有:Ncosα=mg+fsinα
代入得:
0.8N=mg+0.6f
解得:N=1.56×105N,f=1.08×105N
答:(1)速度v0为30m/s时,斜面对汽车的摩擦力正好为零.
(2)当汽车的速度为60m/s时,斜面对汽车的支持力和摩擦力的大小各为1.56×105N和1.08×105N.
解析
解:(1)据题意,斜面对汽车的摩擦力正好为零时,由重力和路面的支持力的合力提供汽车所需要的向心力,如图1所示,则得:
mgtanα=m
得:v0==
m/s=30m/s
(2)当汽车的速度为60m/s时,汽车的受力情况如图2所示,根据牛顿第二定律得:
水平方向有:fcosα+Nsinα=m
竖直方向有:Ncosα=mg+fsinα
代入得:
0.8N=mg+0.6f
解得:N=1.56×105N,f=1.08×105N
答:(1)速度v0为30m/s时,斜面对汽车的摩擦力正好为零.
(2)当汽车的速度为60m/s时,斜面对汽车的支持力和摩擦力的大小各为1.56×105N和1.08×105N.
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