如图所示,质量为m1=0.5kg的杯子里盛有m2=1kg的水,用绳子系住水杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动半径为r=1m,水杯通过最高点的速度为v1=4m/s,g=10m/s2.求:(1)在最高点

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,质量为m1=0.5kg的杯子里盛有m2=1kg的水,用绳子系住水杯在竖直平面内做“水流星”表演,转动半径为r=1m,水杯通过最高点的速度为v1=4m/s,g=10m/s2.求:
(1)在最高点时,水对杯底的压力.
(2)水杯运动到最低点时的速度大小.
(3)要使杯子过最高点时水不溢出,水杯过最低点时的速度至少为多大?
魔方格

◎ 答案

(1)设在最高点杯对水的压力为F,由牛顿第二定律得:
F+m2g=m2
v21
r

解得:
F=m2
v21
r
-m2g
=1×
42
1
-1×10
=6(N)

由牛顿第三定律可知水对杯底向上的压力为6N;
(2)由动能定理得
(m1+m2)g×2r=
1
2
(m1+m2)
v22
-
1
2
(m1+m2)
v21

解得:v2=

4gr+
v21
=

4×10×1+42
=2

14
(m/s)

(3)水在最高点不溢出的临界速度为:v0=
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