题目内容

9.杂技演员表演“水流星”,在长为1.6m的细绳的一端,系一个总质量为m=0.5kg的盛水容器,以绳的另一端为圆心,在竖直平面内做圆周运动,如图所示,若“水流星”通过最高点的速度为4m/s,则下列说法正确的是(g=10m/s2)(  )
A.“水流星”通过最高点时,绳的张力及容器底部受到的压力均为零
B.“水流星”通过最高点时,绳子的拉力大小为5N
C.“水流星”通过最高点时,有水从容器中流出
D.“水流星”通过最高点时,处于完全失重状态,不受力的作用

分析 在最高点当绳子的张力恰好为零时,根据牛顿第二定律求出临界的最小速度,从而判断水能否从容器中流出.对整体分析,运用牛顿第二定律分析绳的张力及容器底受到的压力大小.

解答 解:A、B、在最高点当绳子的张力恰好为零时,根据牛顿第二定律:mg=m$\frac{{v}_{0}^{2}}{r}$,
解得:v0=$\sqrt{gr}=\sqrt{10×1.6}=4$m/s
则知“水流星”通过最高点的速度为v=4m/s,恰好能通过最高点,水不从容器流出,此时绳子张力为零,水和桶都只受重力,处于完全失重状态,绳的张力及容器底受到的压力均为零.故A正确,B错误.
C、“水流星”通过最高点时,恰好能通过最高点,水不从容器流出,故C错误.
D、“水流星”通过最高点时,处于完全失重状态,但仍受重力,故D错误.
故选:A.

点评 解决本题的关键搞清做圆周运动向心力的来源,运用牛顿第二定律进行求解.

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