题目内容
如图所示,两绳系一质量为m=0.1 kg的小球,两绳的另一端分别固定于轴的AB两处,上面绳长l=2m,两绳拉直时与轴的夹角分别为30°和45°,问球的角速度在什么范围内两绳始终有张力?
答案:
解析:
解析:
解析:设两细线都拉直时,A、B绳的拉力分别为TA、TB,小球的质量为m,A线与竖直方向的夹角为
,B线与竖直方向的夹角为
,受力分析,由牛顿第二定律得:
当B线中恰无拉力时,
①
② 由①、②解得
rad/s
当A线中恰无拉力时,
③
④ (3分) 由③、④解得
rad/s
所以,两绳始终有张力,角速度的范围是
rad/s
rad/s
题后反思:本题以圆周运动为情境,要求考生熟练掌握并灵活应用匀速圆周运动的规律,不仅考查考生对牛顿第二定律的应用,同时考查考生应用多种方法解决问题的能力.比如正交分解法、临界分析法等.综合性强,能考查考生多方面的能力,能真正考查考生对知识的掌握程度.体现了对考生分析综合能力和应用数学知识解决物理问题能力的考查.解决本题的关键,一是利用几何关系确定小球圆周运动的半径;二是对小球进行受力分析时,先假定其中一条绳上恰无拉力,通过受力分析由牛顿第二定律求出角速度的一个取值,再假定另一条绳上恰无拉力,求出角速度的另一个取值,则角速度的范围介于这两个值之间时两绳始终有张力.
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