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简答题

如图1-10所示,细线的上端固定于O点,下端系一个小球P,线长l=
1.56 m,已知小球在水平面内做以O'为圆心的匀速圆周运动,悬线与竖直方向的夹角θ=45°.求

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答案:

解析:

{本题是匀速圆周运动的试题,主要考察牛顿第二定律和向心力知识点。首先,根据受力分析得到小球受细线的拉力和重力作用,且合力提供向心力。然后,根据三角函数关系得到细线拉力、向心加速度与重力之间的关系。接着,利用牛顿第二定律求出向心加速度和角速度。最后,根据周期与角速度的关系求出周期。具体过程如下:

  1. 受力分析:小球受细线的拉力FT和重力G作用,且FT沿细线向上,G竖直向下。
  2. 细线拉力计算:根据三角函数关系,得到细线拉力FT在水平方向的分量FTsinθ等于向心力F,即FTsinθ=F。同时,细线拉力FT和重力的合力在竖直方向为0,得到FTcosθ=mg。联立两式可以得到细线拉力FT=mg×tanθ。
  3. 向心加速度计算:向心加速度a由牛顿第二定律得到,即a=F/m=mgtanθ/m=gtanθ。
  4. 角速度计算:根据向心加速度与角速度的关系ω=√(a/R),其中R为圆周运动半径,与线长l的关系为R=lsinθ。代入得到ω=√(gtanθ/lsinθ)。
  5. 周期计算:周期T与角速度的关系为T=2π/ω,代入前面得到的角速度表达式,得到T=2π/√(gtanθ/lsinθ)=2π√(lcosθ/g)。

综上所述,细线拉力为mg×tanθ,小球运动的角速度为ω=√(gtanθ/lsinθ),周期为T=2π√(lcosθ/g)。}

创作类型:
原创

本文链接:如图1-10所示,细线的上端固定于O点,下端系一个小球P,线长l= 1.56 m,已知小球在水平面内

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