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: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/srad/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.


练习册系列答案
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Ⅰ.如图所示,两个质量各为m1和m2的小物块A和B,分别系在一条跨过定滑轮的软绳两端,已知m1m2,现要利用此装置验证机械能守恒定律。

(1)若选定物块A从静止开始下落的过程进行测量,则需要测量的物理量有          (在横线上填入选项前的编号)

①物块的质量m1m2

②物块A下落的距离及下落这段距离所用的时间;

③物块B上升的距离及上升这段距离所用的时间;

④绳子的长度.

(2)为提高实验结果的准确程度,某小组同学对此实验提出以下建议:

①绳的质量要轻:

②在“轻质绳”的前提下,绳子越长越好;

③尽量保证物块只沿竖直方向运动,不要摇晃;

④两个物块的质量之差要尽可能小。

以上建议中确实对提高准确程度有作用的是               。(在横线上填入选项前的编号)

(3)写出一条上面没有提到的对提高实验结果准确程度有益的建议:                                                     

                                                                .

Ⅱ.一直流电压表,量程为1 V,内阻为1 000Ω。现将一阻值为5000~7000Ω之间的固定电阻R1与此电压表串联,以扩大电压表的量程。为求得扩大后量程的准确值,再给定一直流电源(电动势E为6~7 V,内阻可忽略不计),一阻值R2=2000Ω的固定电阻,两个单刀开关S1、S2及若干导线。

(1)为达到上述目的,将上图连成一个完整的实验电路图.

(2)连线完成以后,当S1与S2均闭合时,电压表的示数为0.90 V;当S1闭合,S2断开时,电压表的示数为0.70 V,由此可以计算出改装后电压表的量程为        V,电源电动势为         V.

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