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C. 汽车的向心力是重力
D. 汽车的重力和支持力的合力是向心力
14.在光滑的水平面上相距40 cm的两个钉子A和B,如图所示,长1 m的细绳一端系着质量为0.4 kg的小球,另一端固定在钉子A上,开始时,小球和钉子A、B在同一直线上,小球始终以2 m/s的速率在水平面上做匀速圆周运动.若细绳能承受的最大拉力是4 N,那么,从开始到细绳断开所经历的时间是:( B )
A.0.9π s B.0.8π s C.1.2π s D.1.6π s 解析:当小球绕A以1 m的半径转半圈的过程中,拉力是
v122v2 F1=m=0.4×=1.6 N,绳不断
1r1 当小球继续绕B以(1-0.4)=0.6 m的半径转半圈的过程中,拉力为
o22gssin??v2/2 F2=m=0.4×=2.67 N,绳不断
0.6?gcos? 当小球再碰到钉子A,将以半径
(0.6-0.4)=0.2 m做圆周运动,
22v2 拉力F3=m=0.4×=8 N.绳断
0.2r3 所以在绳断之间小球转过两个半圈,时间分别为
2?r1s2??1 t1=1?2?=0.5π s
vv2?22?r2s2??0.6 t2=2?2?=0.3π s
vv2?2 所以断开前总时间是
t=t1+t2=(0.5π+0.3π)s=0.8π s
15.如图所示,质量m=0.1kg的小球在细绳的拉力作用下在竖直面内做半径为r=0.2m的圆周运动,已知小球在最高点的速率为v1=2m/s,g取10m/s2,试求: (1)小球在最高点时的细绳的拉力T1=? (2)小球在最低点时的细绳的拉力T2=?
答案.(1)T﹦3N (2)T﹦7N
16.如图所示,半径为R的圆板置于水平面内,在轴心O点的正上方高h处,水平抛出一个小球,圆板做匀速转动,当圆板半径OB转到与抛球初速度方向平行时,小球开始抛出,要使小球和圆板只碰一次,且落点为B,求: (1)小球初速度的大小. (2)圆板转动的角速度。
解析:(1)小球做平抛运动在竖直方向 h=
12gt 2 21
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t=2h g2h =R gg 2h2? ?在水平方向: s=v1t=v0 所以v0=R (2)因为t=nT=n
即2?2h =n
?g 所以ω=2πn (n=1,2,…) 答案:(1)R
g 2hgg (2)2πn (n=1,2,…) 2h2h
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如图所示,一小球自平台上水平抛出,恰好无碰撞地落在邻近平台的一倾角为α=530 的光滑斜面顶端,并沿光滑斜面下滑.已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8 m,重力加速度g取10 m/s2,sin530=0.8,cos530=0.6,求: (1)小球水平抛出的初速度v0是多少?
(2)斜面顶端与平台边缘的水平距离x是多少?
(3)若斜面顶端高H=20.8 m,则小球离开平台后经多长时间t 到达斜面底端?
答案:3m/s 1.2m 2.4s
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