- 向心力
- 共7577题
如图所示,一个内壁光滑的圆锥筒,其轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动.有一质量为m的小球A紧贴着筒内壁在水平面内做匀速圆周运动,筒口半径和筒高分别为R和H,小球A所在的高度为筒高的一半.已知重力加速度为g,则( )
正确答案
解析
解:A、如右图所示,小球受重力和支持力而做匀速圆周运动,由合力提供向心力,合力F一定指向圆心;故A错误.
B、小球A受到重力、支持力,向心力是重力和支持力的合力,故B错误.
C、设圆锥母线的倾角为θ,由力的合成可知,F=mgtanθ=mg,故C错误.
D、由牛顿第二定律得 mgtanθ=mrω2;由几何关系可知,r=;解得:ω=
;故D正确.
故选:D
“飞车走壁”是一种传统的杂技艺术,演员骑车在倾角很大的桶 面上做圆周运动而不掉下来.如图所示,已知桶壁的倾角为θ,车和人的总质量为m,做圆周运动的半径为r,若使演员骑车做圆周运动时不受桶壁的摩擦力,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据几何关系得:人和车所受的合力为:F合=mgtanθ,根据
得:
.故A正确,D错误.
B、根据平行四边形定则知,桶面对车的弹力为:N=.故BC错误.
故选:A.
质量为800kg的小汽车驶过一半径为50m的圆形拱桥,到桥顶时的速度为5m/s,g=10m/s2,求:
(1)此时汽车对桥的压力.
(2)若汽车到达桥顶时对桥的压力为零,且车不脱离桥面,到达桥顶时汽车的速度是多大?
正确答案
解:(1)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,即:F=G-N;
根据向心力公式:F=
有:N=G-F=mg-=7600N,
根据牛顿第三定律可知
此时汽车对桥的压力为7600N,方向竖直向下
(2)汽车经过桥顶恰好对桥没有压力,则N=0,即汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供,所以有:
F=G=
解得:v=m/s
答:(1)此时汽车对桥的压力为7600N,方向竖直向下;
(2)到达桥顶时汽车的速度是m/s
解析
解:(1)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,即:F=G-N;
根据向心力公式:F=
有:N=G-F=mg-=7600N,
根据牛顿第三定律可知
此时汽车对桥的压力为7600N,方向竖直向下
(2)汽车经过桥顶恰好对桥没有压力,则N=0,即汽车做圆周运动的向心力完全由其自身重力来提供,所以有:
F=G=
解得:v=m/s
答:(1)此时汽车对桥的压力为7600N,方向竖直向下;
(2)到达桥顶时汽车的速度是m/s
(多选)如图所示,小球m在竖直放置的光滑的圆形管道内做圆周运动,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在最高点,由于外管或内管都可以对小球产生弹力作用,当小球的速度等于0时,内管对小球产生弹力,大小为mg,故最小速度为0.故A错误,B正确.
C、小球在最低点,靠支持力和重力的合力提供向心力,因为合力的方向向上,则支持力一定大于重力,可知小球对管壁的压力一定大于重力,故C正确.
D、小球在水平线ab以下的管道中运动时,靠径向的合力提供向心力,可知外侧管壁对小球一定有作用力,故D正确.
故选:BCD.
如图,细杆的一端与小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动,细杆长0.5m,小球质量为3.0kg,现给小球一初速度使它做竖直面内的圆周运动,若小球通过轨道最低点a处的速度为va=4m/s,通过轨道最高点b处的速度为vb=2m/s,取g=10m/s2,则通过最低点和最高点时,细杆对小球作用力的情况是( )
正确答案
解析
解:在a处:,得FT=
=126N,方向竖直向上,故A错误,B正确;
b点:假设杆对球的作用力竖直向下,有,得F=
=
=-6N,“-”说明杆对球作用力应该竖直向上,故D正确,C错误.
故选:BD.
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