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如图所示,一个质量为m的小球由两根细绳拴在竖直转轴上的A、B两处,AB间距为L,...

如图所示,一个质量为m的小球由两根细绳拴在竖直转轴上的A、B两处,AB间距为L,A处绳长为manfen5.com 满分网L,B处绳长为L,两根绳能承受的最大拉力均为2mg,转轴带动小球转动.则:
(1)当B处绳子刚好被拉直时,小球的线速度v多大?
(2)为不拉断细绳,转轴转动的最大角速度ω多大?
(3)若先剪断B处绳子,让转轴带动小球转动,使绳子与转轴的夹角从45°开始,直至小球能在最高位置作匀速圆周运动,则在这一过程中,小球克服重力做的功是多少?

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(1)B处绳刚好被拉直时,绳与杆夹角θ=45°,B绳没有拉力,A绳竖直方向的分量要与重力相抵消,水平分量提供向心力,根据向心力公式即可求解; (2)当转轴转动的角速度最大时,B绳拉力为TB=2mg,A绳拉力不变,根据向心力公式即可求解; (3)剪断B处绳子后,小球只在A绳作用下做圆周运动,当A绳力达到2mg时,小球能在最高位置作匀速圆周运动,根据几何关系及重力做功的公式即可求解. 【解析】 (1)B处绳被拉直时,绳与杆夹角θ=45°,TAcosθ=mg,     ∴v= (2)当转轴转动的角速度最大时,B绳拉力为TB=2mg,A绳拉力不变, TAcosθ=mg,  ∴ω= (3)剪断B处绳子后,小球只在A绳作用下做圆周运动,当A绳力达到2mg时,小球能在最高位置作匀速圆周运动, 则有:TAcosθ=mg 解得:θ=60° 即绳子的夹角由45°变成了60° 小球上升的高度为h=Lcos45°-Lcos60°=(1-)L 所以W克=-WG= 答:(1)当B处绳子刚好被拉直时,小球的线速度v为; (2)为不拉断细绳,转轴转动的最大角速度ω为; (3)在这一过程中,小球克服重力做的功是.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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