题目内容

5.升降机内悬挂一圆锥摆,摆线长为1m,小球质量为0.5kg,当升降机以2m/s2的加速度匀加速上升时,摆线恰好与竖直方向成θ=37°角,则小球做匀速圆周运动的线速度大小为$\frac{3\sqrt{15}}{5}$m/s,此时细线的拉力大小为7.5N(g取10m/s2).

分析 对小球受力分析,小球受重力和绳子的拉力,沿水平方向和竖直方向建立坐标系,把绳子的拉力分解到坐标轴上,水平方向的合力提供做圆周运动所需要的向心力,竖直方向的合力提供竖直向上的加速度,列方程组求解.

解答 解:小球受力如图,正交分解,沿半径方向有:
Tsinθ=m$\frac{{v}^{2}}{r}$
Tcosθ-mg=ma
r=lsinθ
联立解得:T=7.5N,
v=$\frac{3\sqrt{15}}{5}$m/s
故答案为:$\frac{3\sqrt{15}}{5}$m/s;7.5N

点评 此题要正确的对小球进行受力分析,分别在竖直方向上和水平方向上运用牛顿第二定律列方程.此题难度不大,属于中档题.

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