如圖所示,長為L的細繩一端固定,另一端系一質(zhì)量為m的小球.給小球一個合適的初速度,小球便可在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,這樣就構(gòu)成了個圓錐擺,設細繩與豎直方向的夾角為θ.下列說法中正確的是( 。
分析:分析小球的受力:受到重力、繩的拉力,二者的合力提供向心力,向心力是效果力,不能分析物體受到向心力.然后用力的合成求出向心力:mgtanθ,用牛頓第二定律列出向心力的表達式,求出線速度v和周期T的表達式,分析θ變化,由表達式判斷V、T的變化.
解答:解:A、B:小球只受重力和繩的拉力作用,二者合力提供向心力,∴A選項錯誤,B正確.
C:向心力大小為:Fn=mgtanθ,小球做圓周運動的半徑為:R=Lsinθ,則由牛頓第二定律得:mgtanθ=
mv2
Lsinθ
,得到線速度:v=sinθ
gL
cosθ
=
gLsinθtanθ
,θ越大,sinθ、tanθ越大,∴小球運動的速度越大,∴C選項正確.
D:小球運動周期:T=
2πR
v
=2π
Lcosθ
g
,因此,θ越大,小球運動的周期越小,∴D選項錯誤.
故選:BC.
點評:理解向心力:是效果力,它由某一個力或幾個力的合力提供,它不是性質(zhì)的力,分析物體受力時不能分析向心力.同時,還要清楚向心力的不同的表達式.
練習冊系列答案
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如圖所示,長為L的細繩上端系一質(zhì)量不計的環(huán),環(huán)套在光滑水平桿上,在細線的下端吊一個質(zhì)量為m的鐵球(可視作質(zhì)點),球離地的高度h=L,當繩受到大小為3mg的拉力時就會斷裂,現(xiàn)讓環(huán)與球一起以v=
2gL
的速度向右運動,在A處環(huán)被擋住而立即停止,A離右墻的水平距離也為L.不計空氣阻力,已知當?shù)氐闹亓铀俣葹間.則:
(1)試通過計算分析環(huán)在被擋住停止運動后繩子是否會斷?
(2)在以后的運動過程中,球第一次的碰撞點離墻角B點的距離是多少?
(3)若球在碰撞過程中無能量損失,則球第二次的碰撞點離墻角B點的距離又是多少?

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如圖所示,長為L的細繩,一端系有一質(zhì)量為m的小球,另一端固定在O點,細繩能夠承受的最大拉力為9mg.現(xiàn)將小球拉至細繩呈水平位置,然后由靜止釋放,小球?qū)⒃谪Q直平面內(nèi)擺動,不計空氣阻力.求:
(1)小球通過O點正下方時,小球?qū)K的拉力.
(2)如果在豎直平面內(nèi)直線OA(OA與豎直方向的夾角為θ)上某一點O′釘一個小釘,為使小球可繞O′點在豎茸水平面內(nèi)做完整圓周運動,且細繩不致被拉斷,OO′的長度d所允許的范圍.

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(2012?杭州模擬)如圖所示,長為L的細繩一端固定在O點,另一端拴住一個小球,在O點的正下方與O點相距2L/3的地方有一枚與豎直平面垂直的釘子A;把球拉起使細繩在水平方向伸直,由靜止開始釋放,當細線碰到釘子后的瞬間(細繩沒有斷),下列說法正確的是(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,長為L的細繩,一端系著一只小球,另一端懸于O點,將小球由圖示位置由靜止釋放,當擺到O點正下方時,繩被小釘擋。斸斪臃謩e處于圖中A、B、C三個不同位置時,小球繼續(xù)擺的最大高度分別為h1、h2、h3,則( 。

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