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所谓“水流星”表演时,就是用绳系着装有水的小桶,在竖直平面内做圆周运动,而水不洒落。如果在表演“水流星”节目时,栓杯子的绳长为,其最大承受力是杯子和杯内水的重量的8倍

网友投稿  2022-09-29 00:00:00  零零社区

◎ 题目

所谓“水流星”表演时,就是用绳系着装有水的小桶,在竖直平面内做圆周运动,而水不洒落。如果在表演“水流星”节目时,栓杯子的绳长为,其最大承受力是杯子和杯内水的重量的8倍,要使绳子不断裂,节目表演成功,杯子通过最高点时速度的取值范围为多少?

◎ 答案

◎ 解析

杯子在最低点时,进行受力分析如图。设杯子在最低点时的瞬时速度为,杯子和杯内的水的总质量为
………………………………………………………………2分
       ③
         ④…………………………………………………2分
∴由③④式可以解得
   ⑤…………………………………………………………1分
在杯子的整个运动过程中,只有重力做功(绳子的拉力的方向始终与运动的方向垂直,所以不做功,空气阻力忽略不计),机械能守恒。
设杯子在最高点时的瞬时速度为
    ⑥………………………………………………2分
由⑤⑥式可以解得
……………………………………………………………………………1分
又要使杯子和杯内的水能在竖直平面内做完整的圆周运动,在最高点时,必须满足至少杯子和杯内的水的重力全部用来提供向心力。
 
 …………………………………………………………………………2分
综上所述…………………………………………………………2分

◎ 知识点

    专家分析,试题“所谓“水流星”表演时,就是用绳系着装有水的小桶,在竖直平面内做圆周运动,而水不洒落。如果在表演“水流星”节目时,栓杯子的绳长为,其最大承受力是杯子和杯内水的重量的8倍…”主要考查了你对  【匀速圆周运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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