题目内容
16.(1)当AC,BC均处于拉直状态,且BC绳拉力恰好为零时,小球的角速度为多少?
(2)当AC,BC均处于拉直状态,且AC绳拉力恰好为零时,小球的角速度为多少?
(3)当小球的角速度为ω=4rad/s时,上下两轻绳拉力各为多少?
分析 当AC绳拉直但没有力时,BC绳子拉力的水平分力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求出此时的角速度,当BC绳拉直但没有力时,AC绳子拉力的水平分力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求出角速度,当角速度处于两者之间时,两绳均张紧;当ω=4rad/s时,AC、BC绳子拉力的水平分力的合力提供向心力,竖直方向分力之和与重力平衡,根据牛顿第二定律列式求解.
解答 解:(1)当恰好只有AC绳拉紧,而BC绳拉直但无拉力时,根据牛顿第二定律,有:
mgtan30°=mω2r
解得:ω=2.4 rad/s
(2)当AC绳拉直但没有力时,即FT1=0时,由重力和绳BC的拉力FT2的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
mgtan45°=mωmax2r
其中:r=l•sin30°
解得:ωmax=3.16 rad/s
(3)由(1)(2)可知当2.4 rad/s<ω<3.16 rad/s时两绳均张紧.
当ω=4 rad/s时,AC绳无拉力,
BC绳与杆的夹角θ>45°.
设此时BC与竖直方向的夹角为θ,对小球有:T2cosθ=mg
${T}_{2}sinθ=m{ω}^{2}BCsinθ$
而ACsin30°=BCsin45°
联立可解得 T2=2.3N,T1=0.
答:(1)当恰好只有AC绳拉紧,而BC绳拉直但无拉力时,球的角速度大小为2.4 rad/s;
(2)小球的角速度为3.16 rad/s;
(3)当ω=4rad/s时,AC绳拉力为0,BC绳拉力2.3N.
点评 本题中球做匀速圆周运动,拉力的水平分力提供向心力,关键受力分析后根据牛顿第二定律列式求解.
练习册系列答案
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4.
一列简谐横波向x轴负方向传播,在t=0时的波形如图所示,P、Q两质点的平衡位置的坐标分别为(-1,0)、(-7,0).已知t=0.7s时,质点P第二次出现波峰,下列说法正确的是( )
| A. | 该波的波长为5m | |
| B. | 该波的波速为10m/s | |
| C. | 振源的起振方向沿y轴负方向 | |
| D. | 当质点Q位于波峰时,质点P位于波谷 | |
| E. | t=0.9s时,质点Q第一次出现波峰 |
1.
如图所示为一列向左传播的横波的图象,图中实线表示t时刻的波形,虚线表示又经△t=0.2s时刻的波形,已知波长为2m,下列说法正确的是( )
| A. | 波的周期的最大值为2s | |
| B. | 波的周期的最大值为$\frac{2}{9}$s | |
| C. | 波的速度的最小值为9m/s | |
| D. | 这列波不能发生偏振现象 | |
| E. | 这列波遇到直径r=1m的障碍物会发生明显的衍射现象 |
8.下列说法正确的是( )
| A. | 曲线运动的速度大小可能不变 | |
| B. | 曲线运动的速度方向可能不变 | |
| C. | 曲线运动一定是变速运动 | |
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6.下列说法正确的是( )
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| D. | 安培首先发现了电流磁效应,掲示了电与磁的联系 |