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如图所示,在内壁光滑的平底试管内放一个质量为1g的小球,试管的开口端加盖与水平轴...

如图所示,在内壁光滑的平底试管内放一个质量为1g的小球,试管的开口端加盖与水平轴O连接.试管底与O点相距5cm,试管在转轴带动下,在竖直平面内做匀速圆周运动.求:
(1)转轴的角速度达到多大时,试管底所受压力的最大值等于最小值的3倍?
(2)转轴的角速度满足什么条件时,会出现小球与试管底脱离接触的情况?(g=10m/s2,结果可以保留根号)

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(1)试管在转轴带动下,在竖直平面内做匀速圆周运动,在最高点时对试管的压力最小,在最低点时对试管的压力最大,根据向心力公式即可求解; (2)当小球对试管的压力正好等于0时,小球刚好与试管分离,根据向心力公式即可求解. 【解析】 (1)在最高点时对试管的压力最小,根据向心力公式有: Nmin+mg=mω2r 在最低点时对试管的压力最大,根据向心力公式有: Nmax-mg=mω2r 因为Nmax=3Nmin 所以解得:ω=20rad/s; (2)当小球对试管的压力正好等于0时,小球刚好与试管分离,根据向心力公式得: mg=mω2r         解得: 所以当时会脱离接触 答:(1)转轴的角速度达到20rad/s时,试管底所受压力的最大值等于最小值的3倍; (2)转轴的角速度满足时,会出现小球与试管底脱离接触的情况.
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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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