如圖所示,質(zhì)量為0.5 kg的小杯里盛有1 kg的水,用繩子系住小杯在豎直平面內(nèi)做“水流星”表演,轉(zhuǎn)動半徑為1 m,小杯通過最高點的速度為4 m/s,g取10 m/s2,求:
①在最高點時,繩的拉力?
②在最高點時水對小杯底的壓力?
③為使小杯經(jīng)過最高點時水不流出, 在最高點時最小速率是多少?
9N,6N,
解析試題分析:(1)從最低點到最高點,應(yīng)用動能定理,得
(2分)
在最高點: (1分)
得
繩的拉力大小為21N,方向豎直向下 (1分)
(2)在最高點對水得: (2分)
得 由牛頓第三定律得,水對杯底的壓力大小為6N,
方向豎直向上。 (2分)
(3)杯子和水整體在最高點的最小速度為:
(2分)
從最高點到最低點應(yīng)用動能定理:
(1分)
得最低點的最小速度為: (1分)
考點:本題考查的是豎直平面內(nèi)圓周運動中的臨界問題。
點評:豎直平面內(nèi)的圓周運動一般是變速圓周運動,對這類問題現(xiàn)行教材和高考只要求討論最高點和最低點的情況.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
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