長為L的細線,拴一質(zhì)量為m的小球,一端固定于O點.讓其在水平面內(nèi)做勻速圓周運動(這種運動通常稱為圓錐擺運動),如圖4-2-9所示.求擺線L與豎直方向的夾角是α時:

4-2-9

(1)線的拉力F;

(2)小球運動的線速度的大。

(3)小球運動的角速度及周期.

解析:勻速圓周運動的小球受力如圖所示,小球受重力mg和繩子的拉力F.因為小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動,所以小球受到的合力指向圓心O′,且是水平方向.

由平行四邊形定則得:小球受到的合力大小為mgtanα,線對小球的拉力大小為:F=mg/cosα

由牛頓第二定律得:

mgtanα=,

由幾何關系得

r=Lsinα

所以小球做勻速圓周運動線速度的大小為v=

小球運動的角速度ω=

小球運動的周期T=.

答案:(1)F=mg/cosα(2)v=(3)ω=    T=2π


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如圖所示,一根長為L的輕質(zhì)細線,一端固定于O點,另一端拴有一質(zhì)量為m的小球,可在豎直的平面內(nèi)繞O點擺動,現(xiàn)拉緊細線使小球位于與O點在同一豎直面內(nèi)的A位置,細線與水平方向成30°角,從靜止釋放該小球,當小球運動至懸點正下方C位置時的速度是(  )

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A.
5gL
2
B.
5gL
2
C.
3gL
D.
3gL
2
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     (1)A、B在C上運動時,C是否運動?若有,則方向如何,若沒有,說明理由?
     (2)若A、B運動停止時都正好停在C的兩端,求A、B在C上滑行的距離LA=LB之比。
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A.
B.
C.
D.

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