某游樂場中有一種叫“空中飛椅”的游樂設(shè)施,其基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣上,繩子下端連接座椅,人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋.若將人和座椅看成是一個(gè)質(zhì)點(diǎn),則可簡化為如圖所示的物理模型.其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤,可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)繩長l=10m,質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m=60kg,轉(zhuǎn)盤靜止時(shí)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸之間的距離d=4m.轉(zhuǎn)盤逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)起來,經(jīng)過一段時(shí)間后質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)繩與豎直方向的夾角θ=37°.(不計(jì)空氣阻力及繩重,繩子不可伸長,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)盤的角速度及繩子的拉力.
分析:先結(jié)合幾何關(guān)系質(zhì)點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)的半徑.再根據(jù)合力提供向心力,由牛頓第二定律求出角速度和繩子拉力的大小.
解答:解:如圖所示,對質(zhì)點(diǎn)受力分析,由牛頓第二定律可得:
  mgtanθ=mω2D
根據(jù)幾何關(guān)系可得:D=d+lsinθ         
代入數(shù)據(jù)得:ω=
3
2
rad/s=0.866rad/s                     
繩中的拉力T=
mg
cosθ
=
600
0.8
=750N                  
答:質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)盤的角速度是0.866rad/s,繩子的拉力是750N.
點(diǎn)評(píng):本題關(guān)鍵要分析圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源,運(yùn)用幾何關(guān)系求圓周運(yùn)動(dòng)的半徑.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

某游樂場中有一種叫“空中飛椅”的游樂設(shè)施,其基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣上,繩子下端連接座椅,人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋.若將人和座椅看成是一個(gè)質(zhì)點(diǎn),則可簡化為如圖所示的物理模型.其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤,可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)繩長l=10m,質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m=60kg,轉(zhuǎn)盤靜止時(shí)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸之間的距離dd=4m.轉(zhuǎn)盤逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)繩與豎直方向的夾角θ=37°.(不計(jì)空氣阻力及繩重,繩子不可伸長,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)盤的角速度及繩子的拉力;
(2)轉(zhuǎn)盤在上述勻速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,一位游客手中的蘋果突然脫落,蘋果第一次落地點(diǎn)與豎直轉(zhuǎn)OO′軸的水平距離.已知蘋果脫落時(shí)離地面的高度h=5m.

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科目:高中物理 來源: 題型:

某游樂場中有一種叫“空中飛椅”的游樂設(shè)施,其基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤的邊緣上,繩子下端連接座椅,人坐在座椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋.若將人和座椅看成是一個(gè)質(zhì)點(diǎn),則可簡化為如圖的物理模型.其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤,可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)繩長l=10m,質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m=60kg,轉(zhuǎn)盤靜止時(shí)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸之間的距離d=4m.轉(zhuǎn)盤逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)繩與豎直方向的夾角θ=370.(不計(jì)空氣阻力及繩重,繩子不可伸長,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)盤的角速度及繩子的拉力;
(2)質(zhì)點(diǎn)從靜止到做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中,繩子對質(zhì)點(diǎn)做的功.

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)某游樂場中有一種叫“空中飛椅”的游樂設(shè)施,其基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤上,繩子下端連接座椅,人坐在飛椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋.若將人與座椅看成質(zhì)點(diǎn),則可簡化為如圖所示的物理模型.其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤,可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)輕繩長L=10m,人與座椅的總質(zhì)量m=60kg,轉(zhuǎn)盤靜止時(shí)人與轉(zhuǎn)軸之間的距離d=4m,此時(shí)座椅離地面H=3m.轉(zhuǎn)盤慢慢加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定,此時(shí)人與轉(zhuǎn)軸之間的距離變?yōu)镈=10m且保持不變.不計(jì)空氣阻力,繩子不可伸長,取g=10m/s2.問:
(1)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),人距地面的高度?
(2)最后轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度大約為多少?
(3)若轉(zhuǎn)盤穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)后,一位游客隨身帶的手機(jī)突然滑下來.手機(jī)著地后,正在轉(zhuǎn)軸中心處的管理員發(fā)現(xiàn)這一情況后,跑過來撿手機(jī).問他至少應(yīng)該跑多遠(yuǎn)才行?

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科目:高中物理 來源:2012屆浙江省嵊泗中學(xué)高一第一次月考物理卷(帶解析) 題型:計(jì)算題

某游樂場中有一種叫“空中飛椅”的游樂設(shè)施,其基本裝置是將繩子上端固定在轉(zhuǎn)盤上,繩子下端連接座椅,人坐在飛椅上隨轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)而在空中飛旋。若將人看成質(zhì)點(diǎn),則可簡化為如圖所示的物理模型。其中P為處于水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)盤,可繞豎直轉(zhuǎn)軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)輕繩長L=10m,人的質(zhì)量m=60kg,轉(zhuǎn)盤靜止時(shí)人與轉(zhuǎn)軸之間的距離d=4m.轉(zhuǎn)盤慢慢加速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間后轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定,此時(shí)人與轉(zhuǎn)軸之間的距離變?yōu)镈=10m且保持不變。不計(jì)空氣阻力,繩子不可伸長,取g=10m/s2。求:

(1)最后轉(zhuǎn)盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的角速度大約為多少?
(2)若轉(zhuǎn)盤穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)后,一位游客隨身帶的手機(jī)突然滑下來,此時(shí)座椅離地面H=5米,在地面上的管理員發(fā)現(xiàn)這一情況后,跑過來接,如果管理員在轉(zhuǎn)軸中心處,問他至少應(yīng)該跑多遠(yuǎn)才行?

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