如图所示,一质量为M的人站在台秤上,手拿一个质量为m、悬线长为R的小球(其中M>m),在竖直平面内使小球做圆周运动,且小球恰好能通过圆轨道的最高点。求:(1)小球在圆周运动过

◎ 题目

如图所示,一质量为M的人站在台秤上,手拿一个质量为m、悬线长为R的小球(其中M>m),在竖直平面内使小球做圆周运动,且小球恰好能通过圆轨道的最高点。求:
(1)小球在圆周运动过程中的最大速度;
(2)台秤示数的最大值;
(3)台秤示数的最小值。

◎ 答案

解:(1)小球运动到最低点时悬线对人的拉力最大,且方向竖直向下,故台秤示数最大,由机械能守恒及牛顿第二定律有:
,其中表示小球在圆轨道最高点时的速度

由此得小球通过最低点时的速度,亦即最大速度为
(2)小球通过最低点时,据牛顿第二定律有
解得
所以台秤的最大示数为
(3)当小球处于如图所示状态时,设其速度为v1
由机械能守恒有
由牛顿第二定律有:
解得悬线拉力
其分力
,即时,台秤的最小示数为

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,一质量为M的人站在台秤上,手拿一个质量为m、悬线长为R的小球(其中M>m),在竖直平面内使小球做圆周运动,且小球恰好能通过圆轨道的最高点。求:(1)小球在圆周运动过…”主要考查了你对  【牛顿运动定律的应用】,【机械能守恒定律】  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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