题目内容

如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平的桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角 =30°,一条长度为L的轻绳,一端固定在顶点O处,另一端拴着一个质量为m的小物体,物体以速率v绕圆锥体的轴线做水平匀速圆周运动.

  (1)当v1时,求绳对物体的拉力.

  (2)当v2=时,求绳对物体的拉力.

答案:见详解
解析:

物体在圆锥面上运动,但F2=0时,物体只受重力mg和绳子的拉力F1作用,其合力应沿水平面指向轴线,由图可知:

  根据牛顿第二定律,有

F=ma=

  由以上两式可求得

v0=

  (1)因为v1v0,所以物体与圆锥体表面接触并受到圆锥体的支持力,此时物体受力如下图所示,根据运动定律应有

  

  解之得:F1=mg

  (2)因为v2v0,所以物体与圆锥体表面脱离接触,设绳与竖直方向夹角为a ,这时物体受力情况如下图所示,根据运动定律应有

             

  解之得:F1=2mg


提示:


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