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如图,用一根长为L=1m的细线,一端系一质量为m=1kg的小球(可视为质点),另...

如图,用一根长为L=1m的细线,一端系一质量为m=1kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=370,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω,细线的张力为T. , , 计算结果可用根式表示):

 

(1)若要小球离开锥面,则小球的角速度 至少为多大?

(2)若细线与竖直方向的夹角为600,则小球的角速度ω1为多大?

(3)细线的张力T与小球匀速转动的角速度ω有关,ω的取值范围在0ω1之间时,请通过计算求解Tω2的关系,并在图坐标纸上作出T-ω2的图象,标明关键点的坐标值.

 

(1) (2) (3)见解析 【解析】(1)小球刚要离开锥面时的速度,此时支持力为零,根据牛顿第二定律得: mgtanθ=mω02Lsin θ 解得: . (2)同理,当细线与竖直方向成60°角时,由牛顿第二定律及向心力公式有: mgtan α=mω′2Lsin α 解得: . (3)a.当ω1=0时 T1=mgcosθ=8N,标出第一个特殊点坐标( 0,8N); b.当0<ω< rad/s时,根据牛顿第二定律得: Tsinθ-Ncosθ=mω2Lsinθ, Tcosθ+Nsinθ=mg 解得T=mgcosθ+mLω2(sinθ)2=8+ω2 当ω2=rad/s时,T2=12.5N 标出第二个特殊点坐标[12.5(rad/s)2,12.5N]; c.当rad/s≤ω≤2rad/s时,小球离开锥面,设细线与竖直方向夹角为β, T3sinβ=mω2Lsinβ 解得:T3=mLω2 当ω=ω′=2rad/s时,T3=20N 标出第三个特殊点坐标[20(rad/s)2,20N]. 画出T-ω2图象如图所示.  
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考点分析:
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如图所示,一架在雅安地震救灾中装载救援物资的飞机,在距水平地面h=500m的高处以v=100m/s的水平速度飞行.地面上AB两点间的距离x=100m,飞机在离A点的水平距离x0=950m时投放救援物资,不计空气阻力,g10m/s2.

1)求救援物资从离开飞机到落至地面所经历的时间.

2)通过计算说明,救援物资能否落在AB区域内.

 

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某物理兴趣小组利用托盘探究小球用细线悬挂在竖直面内做圆周运动时,通过托盘称的读数来反映细线拉力的变化情况。实验器材有:托盘秤,铁架台,系有长度为L细线的小球等。

1)分别将铁架台、小球放在托盘秤上,其读数分别为Mm

2)组装好实验装置如图所示。保持细线自然长度将小球拉至使细线处于水平位置,此时托盘秤读数为________(填写“M+m” “M”大于M+m”处于MM+m之间)。

3)小球松手后,向下运动,此时看到托盘秤读数_______(填写逐渐增大逐渐减小保持不变)。

4)当小球运动到最低点时,细线的拉力大小为________________

 

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用图示实验装置研究圆周运动,已知图中的光滑水平桌面足够大,小球(视为质点)的质量为0.1kg,系于长度为0.5m的轻绳一端,以轻绳另一端为圆心,使小球做匀速圆周运动。

(1)此时小球受到的合力方向_______

A.与运动方向相同    B.与运动方向相反   C.沿绳指向圆心    D.沿绳背离圆心

(2)若该小球1分钟转了60圈,则轻绳的拉力为_____N(π2=10)

 

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如图所示,小球A可视为质点,装置静止时轻质细线AB水平,轻质细线AC与竖直方向的夹角,已知小球的质量为m,细线ACLB点距C点的水平和竖直距离相等.装置BO'O能以任意角速度绕竖直轴O'O转动,且小球始终在BO'O平面内,那么在ω从零缓慢增大的过程中(    )(g10m/s2

A.两细线张力均增大

B.细线AB中张力一直变小,直到为零

C.细线AC中张力先不变,后增大

D.AB中张力为零时,角速度可能为

 

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