题目内容
14.如图所示,已知绳长L=0.2m,水平杆长S=0.1m,小球质量m=0.3kg,整个装置可绕竖直轴转动,求:(g=10m/s2)(1)要使绳子与竖直方向成45°,试求该装置必须以多大角速度转动才行?
(2)此时绳的张力是多大?
分析 (1)对小球受力分析,小球靠重力和拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出角速度的大小;
(2)根据平行四边形定则求出绳子的张力.
解答 解:(1)小球绕杆做圆周运动,其轨道平面在水平面内,轨道半径r=S+Lsin 45°,绳的拉力与重力的合力提供小球做圆周运动的向心力.对小球受力分析如图所示,设绳对小球拉力为F,重力为mg,
对小球利用牛顿第二定律可得:
mgtan 45°=mω2r①
r=S+Lsin 45°②
联立①②两式,将数值代入可得
ω≈6.44 rad/s
(2)根据几何关系得:F=$\frac{mg}{cos45°}$=4.24 N.
答:(1)该装置转动的角速度为6.44 rad/s;
(2)此时绳子的张力为4.24 N.
点评 解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解,难度不大,属于基础题.
练习册系列答案
相关题目
4.行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电流.上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )
A. | 物体克服阻力做功 | B. | 物体的动能转化为其它形式的能量 | ||
C. | 物体的势能转化为其它形式的能量 | D. | 物体的内能转化为其它形式的能量 |
5.在相等时间内,下列说法正确的是( )
A. | 平抛运动的速度变化量是变化的 | |
B. | 平抛运动的加速度是不变的 | |
C. | 匀速圆周运动的速度变化量是相等的 | |
D. | 匀速圆周运动的角速度是不变的 |
19.如图所示,闭合线圈abcd自高处落下,经过一个匀强磁场区域,问在什么位置线圈中有感应电流产生( )
A. | 位置1 | B. | 位置2 | C. | 位置3 | D. | 三个位置都有 |
6.在空中某一位置,以大小v0的速度水平抛出一质量为m的物体,经时间t物体下落一段距离后,其速度大小仍为v0,但方向与初速度相反,如图所示,则下列说法中错误的是( )
A. | 风力对物体做功为零 | B. | 风力对物体做负功 | ||
C. | 物体机械能减少$\frac{m{g}^{2}{t}^{2}}{2}$ | D. | 风力对物体的冲量大小为2mv0 |