离心现象
1.汽车在水平地面上转弯时,地面的摩擦力已达到最大,当汽车速率增为原来的2倍时,若要不发生险情,则汽车转弯的轨道半径必须 ( )
A.减为原来的 B.减为原来的
C.增为原来的2倍 D.增为原来的4倍
【解析】选D。汽车在水平地面上转弯,向心力由静摩擦力提供。设汽车质量为m,汽车与地面的动摩擦因数为μ,汽车的转弯半径为r,则μmg=m ,故r ∝v2,故速率增大到原来的2倍时,转弯半径增大到原来的4倍,D正确。
2.秋千的吊绳有些磨损。在摆动过程中,吊绳最容易断裂的时候是秋千
( )
A.在下摆过程中 B.在上摆过程中
C.摆到最高点时 D.摆到最低点时
【解析】选D。当秋千摆到最低点时速度最大,由F-mg=m 知,吊绳中拉力F最大,吊绳最容易断裂,选项D正确。
3.某同学在进行课外实验时,做了一个“人工漩涡”的实验,取一个装满水的大盆,用手掌在水中快速转动,就在水盆中形成了“漩涡”,随着手掌转动越来越快,形成的漩涡也越来越大,则关于漩涡形成的原因,下列说法中正确的是
( )
A.由于水受到向心力的作用
B.由于水受到合外力的作用
C.由于水受到离心力的作用
D.由于水做离心运动
【解析】选D。水在手的拨动下做圆周运动,当水转动越来越快时,需要的向心力也越来越大,当其所需向心力大于所受合外力时,即做离心运动,故选项D正确。
4.如图所示,质量m=2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为20 m。如果桥面承受的压力不得超过3.0×105 N,则:
(1)汽车允许的最大速度是多少?
(2)若以所求速度行驶,汽车对桥面的最小压力是多少?(g取10 m/s2)
【解析】(1)汽车在凹形桥最低点时存在最大允许速度,由牛顿第二定律得:
FN-mg=m
代入数据解得v=10 m/s
(2)汽车在凸形桥最高点时对桥面有最小压力,由牛顿第二定律得:mg-FN1= ,
代入数据解得FN1=1×105 N。
由牛顿第三定律知汽车对桥面的最小压力等于105 N。
答案:(1)10 m/s (2)105 N
