Question

【题目】如图所示，质量为m=0.5kg 的水杯里盛有M=1kg的水，用绳子系住水杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为r=1m（水杯高度忽略不计，空气阻力不计），水杯通过最低点时对绳的拉力等于165N，取g=10m/s2，求：

（1）在最低点时，水桶的速度大小；

（2）在最高点时，水桶对绳的拉力

（3）在最高点时水对杯底的压力大小和方向．

Answer 1

【答案】（1） （2） 方向竖直向上（3）在最高点时水对杯底的压力大小是50N，方向竖直向上

【解析】（1）在最低点时，水桶受到的拉力和重力提供向心力，由牛顿第二定律得：

代入数据得：v=10m/s

（2）在最高点时，桶受到的拉力和重力提供向心力，由牛顿第二定律得：

从最低点到最高点的过程中由动能定理可知：

代入数据得：F=75N

由牛顿第三定律可知：水桶对绳的拉力大小为F=75N，方向为竖直向上。

（3）水在最高点受到重力和杯底的压力，由牛顿第二定律得：

代入数据得：F=50N

由牛顿第三定律可知，在最高点时水对杯底的压力大小也是50N，方向竖直向上．