高中 | 向心力 题目答案及解析

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必修2

第五章 曲线运动

5.6 向心力

向心力

如图所示,质量为$50\;\rm kg$的小孩坐在秋千板上,小孩离拴绳子的横梁间距离为$2.5m$,如果秋千板第一次摆到最低点时,速度大小为$5\;\rm m/s$,小孩可视为质点,取$g=10\;\rm m/s^{2}$。求:

秋千板第一次摆到最低点时小孩的角速度大小;

[["

$2\\;\\rm rad/s$

"]]

曲线运动的线速度和角速度的关系得$\omega=\dfrac{v}{R}=\dfrac{5\ \rm m/s}{2.5\ \rm m}=2\;\rm rad/s$

第一次摆到最低点时,秋千板对小孩的支持力大小。

[["

$1000\\;\\rm N$

"]]

对小孩受力分析知,在最低点时秋千板对小孩的支持力和重力的合力提供向心力,可得$F_{合}=F_{\text{N}}-mg=m\dfrac{v^{2}}{R}$

$F_{\text{N}}=mg+m\dfrac{v^{2}}{R}=1000\;\rm \text{N}$

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如图所示,虚线左侧空间存在与直流电源相连的两块正对平行金属板,两板间电压恒为,板长为,板间距离为,两板间存在匀强磁场,磁感应强度大小为,方向垂直纸面向里;右侧空间足够大区域内存在磁感应强度大小为,方向也垂直纸面向里的匀强磁场。为两板中轴线上的粒子源,能够沿中轴线射出初速度相同的同种带电粒子,沿直线穿过板间区域,从点进入右侧区域并运动到点,间的距离为。保持两板间电压不变,撤掉左侧磁场,再次从射出的粒子最终打在下板上某点处(图中未画出)。不计粒子重力及粒子间的相互作用,忽略电场和磁场的边缘效应。求: 某电视台综艺节目中的场地设施如图所示,为水平直轨道,上面安装有电动悬挂器,可以载人运动,水面上漂浮着一个半径为,角速度为,铺有海绵垫的转盘,转盘的轴心离平台的水平距离为,悬挂器下端与转盘平面的高度差为。选手抓住悬挂器,可以在电动机带动下,从点下方的平台边缘处沿水平方向做初速度为零,加速度为的匀加速直线运动。选手必须作好判断,在合适的位置脱离悬挂器,才能顺利落在转盘上。设人的质量为(不计身高大小),人与转盘间的最大静摩擦力为,重力加速度为。求: 制作陶瓷时,在水平面内匀速转动的台面上有一些陶屑。假设陶屑与台面间的动摩擦因数均相同,最大静摩擦力等于滑动摩檫力。将陶屑视为质点,则 如图,单摆在之间做简谐运动,、为运动最高点,为平衡位置。下列关于单摆说法正确的是 如图所示,左端为四分之一圆弧的木板静止置于光滑水平面上,圆弧与木板水平部分相切于点。在木板右端固定一轻弹簧,其自由端位于木板上点正上方,将质量为的小物块(可视为质点)自点上方高度为处的某点静止释放,沿切线进入圆弧,已知长木板质量为,圆弧的半径为,,段粗糙,与小物块间的动摩擦因数为,其余部分均光滑。重力加速度为。 如图所示,长水平传送带右端与水平地面平齐并无缝对接,半径的竖直半圆环轨道与水平地面相切于圆环的端点。传送带以的速度顺时针匀速转动,某时刻质量的物块以速度冲上传送带的左端,经水平地面从点冲上半圆环轨道后从点水平飞出,最后物块恰落在点。已知物块经过点时速度是经过点速度大小的,物块与传送带间的摩擦因数,物块与水平地面间的摩擦因数,重力加速度,物块的大小忽略不计,求:
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