如图,小杯里盛有的水,水和杯的质量共1.5kg,用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动半径为1m,g取10m/

如图,小杯里盛有的水,水和杯的质量共1.5kg,用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动半径为1m,g取10m/s2,求:(结果可用根式表示)
(1)为使小杯经过最高点时水不流出,在最高点时最小速率是多少?
(2)当水杯在最高点速率V1=5m/s时,在最高点时,绳的拉力是多少?
(3)若水杯在最低点速率V2=10m/s时,在最低点时,绳的拉力大小是多少?
1699904430 1年前 已收到1个回答 举报

zgtlp 春芽

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解题思路:(1)对杯子中的水分析,在最高点水不流出的临界情况是桶底对水的弹力为零,根据牛顿第二定律求出在最高点的最小速率.
(2、3)对整体分析,根据牛顿第二定律求出在最高点和最低点绳子的拉力.

(1)对水分析,临界情况是桶底对水的弹力为零,
则有:m1g=m1
v2
r
解得最小速度v=
gr=
10m/s.
(2)对整体分析,根据牛顿第二定律得,mg+F1=m
v12
r.
解得F1=m
v12
r−mg=1.5×
25
1−15N=22.5N.
(3)对整体分析,根据牛顿第二定律得,F2−mg=m
v22
r
解得F2=m
v22
r+mg=1.5×
100
1+15N=165N.
答:(1)在最高点时最小速率是
10m/s.(2)在最高点时,绳的拉力是22.5N.(3)在最低点时,绳的拉力大小是165N.

点评:
本题考点: 向心力.

考点点评: 解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解,知道在最高点的临界情况.

1年前

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