题目内容
如图所示,在光滑的圆锥体顶端用长为L的细线悬挂一质量为m的小球。圆锥体固定在水平面上不动,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角θ=300。现使小球以一定的速率绕圆锥体的轴线在水平面内做圆周运动.
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(1)当小球速率
时,求细线对小球的拉力;
(2)当小球速率
时,求细线对小球的拉力。
【答案】
(1)绳子拉力大小为:
,方向与竖直方向夹角为300且斜向上。
(2)绳子拉力大小为:
,方向与竖直方向夹角为600且斜向上。
【解析】
试题分析:设速率为v0时,圆锥体对小球的支持力N=0
解得:![]()
(1)
,此时N=0,小球贴着圆锥面做匀速圆周运动。
则绳子拉力大小为:
,方向与竖直方向夹角为300且斜向上。
(2)
,此时小球已经离开圆锥面,设绳子与竖直方向夹角为α,则:
解得![]()
绳子拉力大小为:
,方向与竖直方向夹角为600且斜向上。
考点:牛顿第二定律;向心力.
点评:本题的关键点在于判断小球是否离开圆锥体表面,不能直接应用向心力公式求解,难度适中.
练习册系列答案
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如图所示,在光滑的圆锥面内,两个质量不相同的小球P和Q,沿其内表面在不同的水平面内做半径不同的匀速圆周运动,其中球P的轨道半径较大,则 ![]()
| A.球P的角速度较小 | B.球P的向心力较小 |
| C.球P的加速度较大 | D.球P的线速度较大 |