题目内容

1.一个圆盘边缘系一根细绳,绳的下端拴着一个质量为m的小球,圆盘的半径是r,绳长为l,圆盘匀速转动时小球随着一起转动,并且细绳与竖直方向成θ角,如图所示,则圆盘的角速度是多少?

分析 小球随着一起转动时在水平面内做匀速圆周运动,由重力和细绳拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求解转速.

解答 解:以小球为研究对象,由题可知,小球在水平面内做匀速圆周运动,半径为R=lsinθ+r,由重力和细绳拉力的合力提供向心力,力图如图.设角速度为ω,则由牛顿第二定律得
mgtanθ=mω2R
又  R=lsinθ+r
得到:ω=$\sqrt{\frac{gtanθ}{lsinθ+r}}$
答:圆盘的角速度是$\sqrt{\frac{gtanθ}{lsinθ+r}}$.

点评 本题是圆锥摆问题,容易出错的地方是圆周运动半径的确定,不等于细绳的长度,也不等于lsinθ,是轨迹圆的半径,由几何知识确定.

练习册系列答案
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16.一研究性学习小组在完成“测定金属丝的电阻率”实验后,为学以致用,在不破坏滑动变阻器的前提下,设计了一个实验测定绕制滑动变阻器的电阻丝的总长度.
(1)经查已得知绕制待测滑动变阻器电阻丝的电阻率ρ;数出变阻器线圈表层缠绕(密绕)匝数为n;用毫米刻度尺测量n匝的排列长度为L.
(2)由于不知待测滑动变阻器R的电阻标称值(最大值),于是他们先用欧姆表粗测约为20Ω,然后再用伏安法更准确的测量,实验室中有以下备选器材:
待测滑动变阻器R
电源E(电动势3V、内阻可忽略不计)
电流表A1(量程0~50mA,内阻约12Ω)
电流表A2(量程0~3A,内阻约0.12Ω)
电压表V1(量程0~3V,内阻约3kΩ)
电压表V2(量程0~15V,内阻约15kΩ)
滑动变阻器R1(0~10Ω,允许最大电流2.0A)
滑动变阻器R2(0~1000Ω,允许最大电流0.5A)
定值电阻R0(30Ω,允许最大电流1.0A)
开关、导线若干
①为提高测量准确度,电流表应选用A1,电压表应选用V1,滑动变阻器应选用R1(填写器材的字母代号);
②请在右边的虚线框中画出测量滑动变阻器R的实验电路图(要求所测量值的变化范围尽可能大一些,所用器材用对应的符号标出),其中待测变阻器R、电源和开关已画出.
(3)某次测量中,电压表读数为U时,电流表读数为I;由已知量和测得量的符号,写出绕制这个滑动变阻器电阻丝的长度的表达式为l=$\frac{π{L}^{2}}{4{n}^{2}ρ}$($\frac{U}{I}$-R0).

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