题目内容

1.杂技演员表演水流星的方法如下:一根细绳的一端系有盛满水的小水桶,手拉绳的另一端,并以此为圆心,让小水桶在竖直平面内做圆周运动,如图所示.当水流星通过最高点时(  )
A.水必定从水桶中流出B.水对小水桶底部的压力必定为零
C.容器中的水可能处于完全失重状态D.手对绳的拉力可能为零

分析 在最高点当绳子的张力恰好为零时,根据牛顿第二定律求出临界的最小速度,从而判断水能否从容器中流出.对整体分析,运用牛顿第二定律分析绳的张力及容器底受到的压力大小.

解答 解:A、在最高点当绳子的张力恰好为零时,根据牛顿第二定律:mg=m$\frac{{v}_{0}^{2}}{r}$,
解得:v0=$\sqrt{gr}$
则知“水流星”通过最高点的速度至少为$\sqrt{gr}$,水必定不能从水桶中流出.故A错误;
B、小水桶在竖直平面内做圆周运动,最高点的速度若大于$\sqrt{gr}$,则水对小水桶底部的压力不为零.故B错误;
C、若恰好能通过最高点,水不从容器流出,此时绳子张力为零,水和桶都只受重力,处于完全失重状态,手对绳的拉力为零.故C正确,D正确.
故选:CD.

点评 解决本题的关键搞清做圆周运动向心力的来源,运用牛顿第二定律进行求解.

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