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题型:填空题
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填空题

汽车通过圆形拱桥的顶点时速度为10m/s,车对桥面的压力为车重的,则该拱桥的圆弧半径是______m,欲使车通过桥顶时对桥面无压力,则汽车的速度应为______

正确答案

40

20m/s

解析

解:当速度为10m/s时,根据牛顿第二定律得:

N=

联立并代入数据解得:R=40m.

当汽车对桥面无压力,有:mg=

解得:

故答案为:40,20m/s.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,一辆质量为1.2×103kg的小车,以1Om/s的速度经过半径为40m的圆弧形拱桥的最高点,此时车对桥顶部的压力大小为______N;当经过最高点的车速至少等于______m/s时,车对桥面的压力恰好为零(g取1Om/s2).

正确答案

9000

20

解析

解:由牛顿第二定律得:

  mg-F=m

解得:F=m(g-)=1.2×103×(10-)=9000N;

由牛顿第三定律可知,车对桥顶部的压力大小为9000N.

车对桥面的压力恰好为零时,重力提供向心力,由牛顿第二定律得:

  mg=m

解得:v′===20m/s;

故答案为:9000,20.

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题型:填空题
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填空题

质量m=5t的汽车以速率v=10m/s分别驶过一座半径R=40m的凹形桥的中央,g=10m/s2,若在凹形桥的中央,汽车对桥面的压力是______N;若汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零,此时汽车的速率是______m/s.

正确答案

62500

20

解析

解:在凹形桥的最低点,根据牛顿第二定律得,N-mg=m

解得N===62500N.

根据牛顿第三定律得,汽车对桥面的压力为62500N.

在凸形桥的最高点,当压力为零,根据牛顿第二定律得,mg=

解得v=m/s=20m/s.

故答案为:62500,20.

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题型:简答题
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简答题

“魔盘”是一种神奇的游乐设施,它是一个能绕中心轴转动的带有竖直侧壁的大型转盘,随着“魔盘”转动角速度的增大,“魔盘”上的人可能滑向盘的边缘.如图所示,质量为m的人(视为质点)坐在转盘上,与转盘中心O相距r.转盘的半径为R,人与盘面及侧壁间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g.

(1)当转盘的角速度大小为ω0时,人未滑动,求此时人的线速度大小v;

(2)求人与转盘发生相对滑动时转盘的角速度大小ω应满足的条件;

(3)当人滑至“魔盘”侧壁时,只要转盘的角速度不小于某一数值ωm,人就可以离开盘面,贴着侧壁一起转动.有同学认为,ωm的大小与人的质量有关,你同意这个观点吗?请通过计算说明理由.

正确答案

解:(1)人做圆周运动,根据v=rω得线速度为:v=ω0r;

(2)静摩擦力提供圆周运动所需的向心力,当静摩擦力达到最大静摩擦力时,此时的角速度为最大角速度,

则:μmg=mω2r

解得:

所以当时,人与转盘发生相对滑动;

(3)人可以离开盘面,贴着侧壁一起转动时,竖直方向受力平衡,水平方向侧壁对人的支持力提供向心力,则有:

μFN=mg

解得:,与质量无关,所以不同意.

答:(1)当转盘的角速度大小为ω0时,人未滑动,此时人的线速度大小为ω0r;

(2)当时,人与转盘发生相对滑动;

(3)不同意,角速度的最大值与质量无关.

解析

解:(1)人做圆周运动,根据v=rω得线速度为:v=ω0r;

(2)静摩擦力提供圆周运动所需的向心力,当静摩擦力达到最大静摩擦力时,此时的角速度为最大角速度,

则:μmg=mω2r

解得:

所以当时,人与转盘发生相对滑动;

(3)人可以离开盘面,贴着侧壁一起转动时,竖直方向受力平衡,水平方向侧壁对人的支持力提供向心力,则有:

μFN=mg

解得:,与质量无关,所以不同意.

答:(1)当转盘的角速度大小为ω0时,人未滑动,此时人的线速度大小为ω0r;

(2)当时,人与转盘发生相对滑动;

(3)不同意,角速度的最大值与质量无关.

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题型:填空题
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填空题

汽车转弯过程中,弯道半径越大越容易出车祸.______(判断对错)

正确答案

解析

解:汽车拐弯靠静摩擦力提供向心力,则f=m,弯道半径越大,所需的向心力越小,越不容易发生车祸.

故答案为:错

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,公路路面的倾斜角为θ,在弯道路段的半径为R,重力加速度为g.要保证安全,汽车在弯道路段的行驶速度应满足(  )

Av=gRtanθ

Bv=gR2tanθ

Cv≤

Dv≤

正确答案

D

解析

解:对汽车受力分析可知,当速度最大时,由重力和支持力的合力提供向心力,根据向心力公式得:

mgtanθ=m

解得:vm=

所以汽车的行驶速度应小于等于

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量m=0.2kg的小铁球系在长L=1.0m的轻质细线上,细线的另一端悬挂在O点,将小球拉直并呈水平状态时释放,试求当小球运动到最低点时对细线的拉力.(取g取10m/s2

正确答案

解:小球下摆过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:

mgl=mv2

解得:v===2m/s;

在最低点,由牛顿第二定律得:

F-mg=m

代入数据解得:F=6N;

答:当小球运动到最低点时对细线的拉力为6N.

解析

解:小球下摆过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:

mgl=mv2

解得:v===2m/s;

在最低点,由牛顿第二定律得:

F-mg=m

代入数据解得:F=6N;

答:当小球运动到最低点时对细线的拉力为6N.

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题型:填空题
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填空题

飞机做可视为匀速圆周运动的飞行表演.若飞行半径为2000m,速度为200m/s,则飞机的角速度______rad/s,向心加速度大小为______;若飞机质量为1t所需向心力大小为______

正确答案

0.1

20m/s2

2000N

解析

解:飞机的角速度rad/s,

向心加速度a=

向心力F=ma=1000×20=20000N

故答案为:0.1;20m/s2;20000N

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题型:填空题
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填空题

如图所示,光滑平台上可视为质点的小球A通过-根不可伸长的细绳穿过光滑的小孔系一个小球B,小球A的质量为mA=100g,A球在平台上做匀速圆周运动,稳定后A球的线速度为5m/s,A球的转动半径r=0.2m,B球的质量______(取g=10m/s2

正确答案

1.25kg

解析

解:对B,根据平衡条件:T=mg

对A,根据牛顿第二定律:T=mA

联立得:m=1.25kg

故答案为:1.25kg.

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题型:填空题
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填空题

火车以某一速率通过一段半径为R的弯道,为使车轮对铁轨不造成侧向压力,通常将______侧轨道垫高(填“内”或“外”),如轨道平面与水平夹角为θ;那么火车通过这段弯道的速率应为______

正确答案

解析

解:火车以某一速率通过一段半径为R的弯道,为使车轮对铁轨不造成侧向压力,靠重力和支持力的合力提供向心力,通常将外侧轨道垫高.

根据牛顿第二定律得,mgtanθ=m,解得v=

故答案为:外,

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