如圖5-7-6所示，一條長度L=0.1 m的輕繩，一端固定在豎直細(xì)棒的A端，另一端系一個(gè)質(zhì)量m=100 g的小球，豎直細(xì)棒的B端固定在離心轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸上.當(dāng)離心轉(zhuǎn)臺帶動豎直棒以角速度ω=5 rad/s轉(zhuǎn)動時(shí)，輕繩上的張力為多大？（g取10 m/s2）

圖5-7-6

解析：豎直棒以角速度ω=5 rad/s轉(zhuǎn)動時(shí)，小球在水平面上做勻速圓周運(yùn)動，且輕繩與豎直棒的夾角為θ.根據(jù)這個(gè)物理模型（即圓錐擺），我們可以列出豎直方向的平衡方程為：

Fcosθ=mg,Fsinθ=mω2Lsinθ，若將上面解得的F=0.25 N代入此式,可求得cosθ===4,然而cosθ＞1是無意義的，顯然上述解法是錯(cuò)誤的.造成錯(cuò)解的原因是什么呢？讓我們來考慮一下ω與θ之間的關(guān)系.由F=mω2L和Fcosθ=mg兩式消去F可得：ω=

    由ω=可知：當(dāng)θ→0時(shí)，豎直棒的角速度ω→=10 rad/s.由此可見，要使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，豎直棒的角速度必須大于10 rad/s.在題設(shè)條件下，ω=5 rad/s＜10 rad/s，所以小球不在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，輕繩仍然處于豎直位置，顯然這樣沒有正確建立物理模型，所以這樣解是錯(cuò)誤的.

    正確的解法：在分析輕繩處于豎直位置后，選小球?yàn)檠芯繉ο�，根�?jù)平衡條件可知，輕繩上的張力等于小球重力，即T=mg=1 N.

答案：1 N

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖5-7-6所示，斜面長為s，傾角為θ，一物體質(zhì)量為m，從斜面底端的A點(diǎn)開始以初速度v0沿斜面向上滑行.斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為μ，物體滑到斜面頂端B點(diǎn)時(shí)飛出斜面，最后落在與A點(diǎn)處于同一水平面上的C處，則物體落地時(shí)的速度大小為多少?

圖5-7-6

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖5-7-6所示，勻速轉(zhuǎn)動的水平盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的物體A和B，它們與盤間的動摩擦因數(shù)相同.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛要滑動尚未發(fā)生滑動的狀態(tài)時(shí)，燒斷細(xì)線，則兩物體的運(yùn)動情況是(    )

圖5-7-6

A.兩物體均沿切線方向滑動

B.兩物體均沿半徑方向做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動

C.兩物體隨盤一起做勻速圓周運(yùn)動，不發(fā)生滑動

D.物體A隨盤一起做勻速圓周運(yùn)動，不發(fā)生滑動；物體B將沿一條曲線運(yùn)動，離圓心越來越遠(yuǎn)

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖5-7-6所示，勻速轉(zhuǎn)動的水平盤上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的物體A和B，它們與盤間的動摩擦因數(shù)相同.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛要滑動尚未發(fā)生滑動的狀態(tài)時(shí)，燒斷細(xì)線，則兩物體的運(yùn)動情況是(    )

圖5-7-6

A.兩物體均沿切線方向滑動

B.兩物體均沿半徑方向做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動

C.兩物體隨盤一起做勻速圓周運(yùn)動，不發(fā)生滑動

D.物體A隨盤一起做勻速圓周運(yùn)動，不發(fā)生滑動；物體B將沿一條曲線運(yùn)動，離圓心越來越遠(yuǎn)

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖5-7-6所示，用拉力F使一個(gè)質(zhì)量為m的木箱由靜止開始在水平冰道上移動了l，拉力F跟木箱前進(jìn)方向的夾角為α,木箱與冰道間的動摩擦因數(shù)為μ，求木箱獲得的速度.

圖5-7-6

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