题目内容

如图所示,在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球,圆锥顶角为2θ,若要小球离开锥面,则小球的角速度至少为多少?(重力加速度为g)
分析:小球刚要离开锥面时,支持力为零,分析小球的受力情况,由合力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求出该临界角速度ω0
解答:解:小球刚要离开锥面时,支持力为零,小球受到重力mg、绳的拉力T,设此时角速度为ω0
根据牛顿第二定律得:
   Tsinθ=mω02Lsinθ  ①
   Tcosθ=mg;   ②
由①②两式得:
   mgtanθ=mω02Lsinθ 
解得:ω0=
g
Lcosθ

答:若要小球离开锥面,则小球的角速度至少为
g
Lcosθ
点评:本题的关键点在于分析小球向心力的来源,抓住小球刚离开圆锥体表面时支持力为零,直接应用向心力公式求解.
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