如图，质量为0.5kg的小杯里盛有1kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1m，小杯通过最低点的速度为8m/s，g取10m/s2，求：（1）小杯在最高点时，绳的拉

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 匀速圆周运动/2022-09-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图，质量为0.5kg的小杯里盛有1kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1m，小杯通过最低点的速度为8m/s，g取10m/s2，求：

（1）小杯在最高点时，绳的拉力；
（2）小杯在最高点时水对小杯底的压力；
（3）为使小杯过最高点时水不流出，在最低点时的最小速率。

◎ 答案

（1）21N，方向竖直向下（2）方向竖直向上（3）

◎ 解析

（1）从最低点到最高点，应用动能定理，得
       （2分）
在最高点：                  （1分）
得       
绳的拉力大小为21N，方向竖直向下                        （1分）
（2）在最高点对水得：                     （2分）
得      由牛顿第三定律得，水对杯底的压力大小为14N，
方向竖直向上。   （2分）
（3）杯子和水整体在最高点的最小速度为：
                           （2分）
从最高点到最低点应用动能定理：
                   （1分）
得最低点的最小速度为：                          （1分）
本题考查的是竖直平面内圆周运动中的临界问题。竖直平面内的圆周运动一般是变速圆周运动,对这类问题现行教材和高考只要求讨论最高点和最低点的情况.注意绳约束和杆约束的区别,弄清不同情况下的临界速度,是分析解决这类问题的关键.

◎ 知识点

    专家分析，试题“如图，质量为0.5kg的小杯里盛有1kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1m，小杯通过最低点的速度为8m/s，g取10m/s2，求：（1）小杯在最高点时，绳的拉…”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。

知识点 绳子 水流 最小 表演
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