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如图所示,装置BO′O可绕竖直轴O′O转动,可视为质点的小球A与两细线连接后分别...

如图所示,装置BO′O可绕竖直轴O′O转动,可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于BC两点,装置静时细线AB水平,细线AC与竖直方向的夹角θ=37º.已知小球的质量m=1kg,细线ACL1mB点距转轴的水平和距C点竖直距离相等.(重力加速度g10m/s2sin37º=0.6cos37º=0.8

1)若装置匀速转动的角速度为ω1时,细线AB上的张力为0而细线AC与竖直方向的夹角仍为37°,求角速度ω1的大小;

2)若装置匀速转动的角速度为ω2时,细线AB刚好竖直,且张力为0,求此时角速度ω2的大小;

3)装置可以以不同的角速度匀速转动,试通过计算在坐标图中画出细线AC上张力T随角速度的平方ω2变化的关系图像.

 

(1)rad/s;(2)rad/s;(3) 【解析】 (1)细线AB上张力恰为零时有 解得 (2)细线AB恰好竖直,但张力为零时,由几何关系得 : 此时 (3)时,细线AB水平,细线AC上张力的竖直分量等于小球的重力 时细线AB松弛 细线AC上张力的水平分量等于小球做圆周运动需要的向心力 时,细线AB在竖直方向绷直,仍然由细线AC上张力的水平分量提供小球做圆周运动需要的向心力 综上所述时,不变 时, 关系图象如图所示  
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考点分析:
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如图所示,一根长0.1 m的细线,一端系着一个质量为0.18 kg的小球,拉住线的另一端,使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动,使小球的转速很缓慢地增加,当小球的转速增加到开始时转速的3倍时,细线断开,线断开前的瞬间线受到的拉力比开始时大40 N,求:

1)线断开前的瞬间,线受到的拉力大小;

2)线断开的瞬间,小球运动的线速度;

3)如果小球离开桌面时,速度方向与桌边缘的夹角为60°,桌面高出地面0.8 m,求小球飞出后的落地点距桌边缘的水平距离.

 

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如图所示,表面粗糙的圆盘以恒定角速度ω匀速运动,质量为m的物体与转轴间系有一轻质弹簧,已知弹簧的原长大于圆盘半径,弹簧的劲度系数为k,物体在距转轴R处恰好能随圆盘一起转动而无相对滑动,现将物体沿半径方向移动一小段距离。

(1)m沿半径向内移动后,物体仍能与圆盘一起运动,且保持相对静止,kmω需要满足什么条件?

(2)m沿半径向外移动后,物体仍能与圆盘一起转动,且保持相对静止,kmω需要满足什么条件?

 

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如图所示,AB为竖直转轴,细绳ACBC的结点C系一质量为m的小球,两绳能承担的最大拉力均为2mg,ACBC均拉直时∠ABC=90°,∠ACB=53°,ABC能绕竖直轴AB匀速转动,因而C球在水平面内做匀速圆周运动,:

(1)m的线速度增大时,ACBC(BC=1m)哪条绳先断?

(2)一条绳被拉断后,m的速率继续增加,整个运动状态会发生什么变化?

 

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有一种叫飞椅的游乐项目,示意图如图所示,长 L的钢绳一端系着座椅,另一端固定在半径为r的水平转盘边缘,转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动.当转盘以角速度ω匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与 竖直方向的夹角为θ,不计钢绳的重力,求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系.

 

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如图所示,转动轴垂直于光滑水平面,交点O的上方h处固定细绳的一端,细绳的另一端栓接一质量为m的小球B,绳长lh,转动轴带动小球在光滑水平面上做圆周运动,当转动的角速度ω逐渐增大时,下列说法正确的是(  )

A. 小球始终受三个力的作用

B. 细绳上的拉力始终保持不变

C. 要使球离开水平面角速度至少为

D. 若小球飞离了水平面则线速度为

 

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