题目内容
【题目】一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角θ=30°.一条长为L的轻绳一端固定在圆锥体的顶点O处,另一端拴着质量为m的物体(物体可看做质点),物体以角速度ω绕圆锥体的轴线作水平匀速圆周运动.
(1)当ω1=时,求绳的拉力T1;
(2)当ω2=时,求绳的拉力T2.
【答案】(1)(2)2mg.
【解析】
:当物体刚离开锥面时:
Tcosθ-mg=0,
由拉力与重力的合力提供向心力,则有:
解之得:
①
(1)当小球以角速度1=<ω0时,则存在球受到斜面的支持力,因此由支持力、重力与拉力的合力提供向心力.
对球受力分析,如图所示,则有
②
T1cosθ+Nsinθ=mg ③
由②③联式解之得:
(2)当小球以角速度ω2=>ω0时,则球只由重力与拉力的合力提供向心力,且细绳与竖直方向夹角已增大.
如图所示,则有
④
T2cosα=mg ⑤
由④⑤联式解得:T2=2mg
答:(1)当ω1=时,绳的拉力为;
(2)当ω2=时,绳的拉力为2mg.
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