如圖,質(zhì)量為0.5kg的小杯里盛有1kg的水,用繩子系住小杯在豎直平面內(nèi)做“水流星”表演,轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為1m,小杯通過最低點(diǎn)的速度為8m/s,g取10m/s2,求:

(1)小杯在最高點(diǎn)時(shí),繩的拉力;
(2)小杯在最高點(diǎn)時(shí)水對小杯底的壓力;
(3)為使小杯過最高點(diǎn)時(shí)水不流出,在最低點(diǎn)時(shí)的最小速率。
(1)21N,方向豎直向下(2)方向豎直向上(3)
(1)從最低點(diǎn)到最高點(diǎn),應(yīng)用動(dòng)能定理,得
       (2分)
在最高點(diǎn):                  (1分)
得       
繩的拉力大小為21N,方向豎直向下                        (1分)
(2)在最高點(diǎn)對水得:                     (2分)
得      由牛頓第三定律得,水對杯底的壓力大小為14N,
方向豎直向上。   (2分)
(3)杯子和水整體在最高點(diǎn)的最小速度為:
                           (2分)
從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)應(yīng)用動(dòng)能定理:
                   (1分)
得最低點(diǎn)的最小速度為:                          (1分)
本題考查的是豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問題。豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)一般是變速圓周運(yùn)動(dòng),對這類問題現(xiàn)行教材和高考只要求討論最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況.注意繩約束和桿約束的區(qū)別,弄清不同情況下的臨界速度,是分析解決這類問題的關(guān)鍵.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

質(zhì)量為60 kg的體操運(yùn)動(dòng)員做“單臂大回環(huán)”,用一只手抓住單杠,伸展
身體,以單杠為軸做圓周運(yùn)動(dòng).如圖3所示,此過程中,運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低
點(diǎn)時(shí)手臂受的拉力至少約為(忽略空氣阻力,g=10 m/s2)          (  )
A.600 NB.2400 N
C.3000 N D.3600 N

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

A、B兩質(zhì)點(diǎn)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng),若在相等時(shí)間內(nèi)它們通過的弧長之比為SASB=1:2,而通過的圓心角之比φA:φB=2:1,則它們的周期之比_______________,線速度之比=_______________,角速度之比_______________。  

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

如圖所示,豎直光滑直軌道OA高度為2R,連接半徑為R的半圓形光滑環(huán)形管道ABC(B為最低點(diǎn)),其后連接圓弧環(huán)形粗糙管道CD,半徑也為R.一個(gè)質(zhì)量為m的小球從O點(diǎn)由靜止釋放,自由下落至A點(diǎn)進(jìn)入環(huán)形軌道,從D點(diǎn)水平飛出,下落高度剛好為R時(shí),垂直落在傾角為30°的斜面上P點(diǎn),不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g.求:
(1)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力大;
(2)小球運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)的速度大小;
(3)小球在環(huán)形軌道中運(yùn)動(dòng)時(shí),摩擦力對小球做了多少功?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

輕桿長,以一端為圓心,在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),桿另一端固定一個(gè)質(zhì)量的小球,小球通過最高點(diǎn)時(shí)速率,已知重力加速度為。求此時(shí)小球?qū)U的作用力大小及方向。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

一輛質(zhì)量為4t的汽車駛過半徑為50m的凸形橋面時(shí),始終保持5m/s的速率,汽車所受阻力為車與橋面間壓力的0.05倍(g取10m/s2),求通過最高點(diǎn)時(shí)汽車對橋面的壓力為             ,此時(shí)汽車的牽引力大小為               

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

一物體沿圓軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則該物體:(     )
A.加速度不變B.速度不變
C.所受合力不變D.速率不變

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

長度為L的細(xì)線下掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球,小球半徑忽略不計(jì),現(xiàn)用一個(gè)水平力F拉小球使懸線偏離豎直方向θ角并保持靜止?fàn)顟B(tài),如圖所示,撤掉F后,小球從靜止開始運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí),求:

(1)小球的速度大小
(2)繩子拉力為多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計(jì)算題

A、B兩球質(zhì)量分別為0.1kg和0.4kg,用一勁度系數(shù)為K=640N/m的彈簧相連,一長為L1=40cm的細(xì)線與A相連,置于水平光滑桌面,細(xì)線的另一端拴在豎直軸OO′上,如圖所示,當(dāng)A與B均以n=120r/min的轉(zhuǎn)速繞OO′做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),此時(shí)彈簧的長度為L2=60cm.
求:(π2≈10)

(1)此時(shí)彈簧伸長量多大?
(2)繩子張力多大?

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同步練習(xí)冊答案