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如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角为θ=30°.一长为L的轻绳一端固定在圆锥体的顶点O处,另一端拴着一个质量为m的小物体.物体以速度v绕圆锥体的轴线在水平面内做匀速圆周运动.(结果可保留根式)
(1)当数学公式时,求绳对物体的拉力;
(2)当数学公式时,求绳对物体的拉力.

解:当物体离开锥面时:Tcosθ-mg=0,Tsinθ=,R=Lsinθ
解得v=
(1)v1<v时,有,T1cosθ+N1sinθ-mg=0
解得
故当时,求绳对物体的拉力
(2)v2>v时,球离开锥面,设线与竖直方向上的夹角为α,
则T2cosα-mg=0

R2=Lsinα
解得T2=2mg.
故当时,求绳对物体的拉力T2=2mg.
分析:求出物体刚要离开锥面时的速度,此时支持力为零,根据牛顿第二定律求出该临界速度.当速度大于临界速度,则物体离开锥面,当速度小于临界速度,物体还受到支持力,根据牛顿第二定律,物体在竖直方向上的合力为零,水平方向上的合力提供向心力,求出绳子的拉力.
点评:解决本题的关键找出物体的临界情况,以及能够熟练运用牛顿第二定律求解.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,一个光滑的小球,放置在墙壁和斜木板之间,当斜木板和竖直 墙壁的夹角θ角缓慢增大时(θ<90°),则(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,一个光滑的水平轨道与半圆轨道相连接,其中半圆轨道在竖直平面内,半径为R,质量为m的小球由静止在水平恒力作用下从C点加速至A点滚上半圆,小球通过轨道的最高点B后恰好作平抛运动,且正好落在水平地面上的C点,已知AC=AB=2R,(摩擦不计) 求:
(1)小球在A点时的速度大小   
(2)水平恒力F大小.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线之间的夹角为θ=30°.一长为L的轻绳一端固定在圆锥体的顶点O处,另一端拴着一个质量为m的小物体.物体以速度v绕圆锥体的轴线在水平面内做匀速圆周运动.(结果可保留根式)
(1)当v1=
1
6
gL
时,求绳对物体的拉力;
(2)当v2=
3
2
gL
时,求绳对物体的拉力.

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平圆盘上,其轴线沿竖直方向并与圆盘中心重合,母线与轴线间的夹角为θ.一条长为l的细绳,一端固定在圆锥体的顶点O处,另一端拴着一质量为m的小球(可视为质点).现让圆锥体绕其中心轴线由静止开始转动,求当其角速度由零增大到
2g
lcosθ
且稳定时的过程中,细绳拉力对小球所做的功.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线的夹角θ=30°,一条长为l的绳,一端固定在圆锥体的顶点O,另一端系一个质量为m的小球(可视为质点),小球以角速度ω绕圆锥体的轴线在水平面内做匀速圆周运动.试分析:
(1)小球以角速度ω=
2g
3l
转动时,绳子的拉力和圆锥体对小球的支持力;
(2)小球以角速度ω=2
g
3l
转动时,绳子的拉力和圆锥体对小球的支持力.

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