雜技演員在做水流星表演時,用繩系著裝有水的水桶,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,若水的質(zhì)量m=0.5kg,繩長L=60cm(不考慮空氣阻力及水桶自身大小的影響,g取10m/s2),求:
(1)水桶運(yùn)動到最高點(diǎn)時,水不流出的最小速率;
(2)水在最高點(diǎn)速率v=3m/s時,水對桶底的壓力大小和方向.
分析:(1)水桶運(yùn)動到最高點(diǎn)時,水不流出恰好不流出時由水受到的重力剛好提供其做圓周運(yùn)動的向心力,根據(jù)牛頓第二定律求解最小速率;
(2)水在最高點(diǎn)速率v=3m/s時,以水為研究對象,分析受力情況:重力和桶底的彈力,其合力提供水做圓周運(yùn)動的向心力,由牛頓第二定律求解此彈力,再牛頓第三定律,水對桶的壓力大小和方向.
解答:解:(1)水桶運(yùn)動到最高點(diǎn)時,設(shè)速度為v0時恰好水不流出,由水受到的重力剛好提供其做圓周運(yùn)動的向心力,根據(jù)牛頓第二定律得
          mg=m
v
2
0
L
   解得v0=
gL
=
6
m/s

    (2)設(shè)桶運(yùn)動到最高點(diǎn)對水的彈力為F,則水受到重力和彈力提供向心力,
     根據(jù)牛頓第二定律,有  mg+F=m
v2
L
   解得F=m
v2
L
-mg=2.5N   方向豎直向下.
     又根據(jù)牛頓第三定律,水對桶的壓力大小F'=F=2.5N  方向豎直向上.
答:(1)水桶運(yùn)動到最高點(diǎn)時,水不流出的最小速率為=
6
m/s
;
    (2)水在最高點(diǎn)速率v=3m/s時,水對桶底的壓力大小為2.5N,方向豎直向上.
點(diǎn)評:本題應(yīng)用牛頓第二定律破解水流星節(jié)目成功的奧秘,關(guān)鍵在于分析受力情況,確定向心力的來源.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

雜技演員在做水流星表演時,用繩系著裝有水的水桶,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,若水的質(zhì)量m=0.9kg,繩長l=0.9cm,求:(取g=10m/s2
①最高點(diǎn)水不流出的最小速率;
②水在最高點(diǎn)速率v=5m/s時,水對桶底的壓力.

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科目:高中物理 來源: 題型:

雜技演員在做水流星表演時,用繩系著裝有水的水桶,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,若水的質(zhì)量m=0.5kg,繩長l=40cm,求:(g=10m/s2
(1)最高點(diǎn)水不流出的最小速率;
(2)水在最高點(diǎn)速率v=4m/s時,水對桶底的壓力.

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科目:高中物理 來源: 題型:

雜技演員在做水流星表演時,用繩系著裝有水的水桶,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,若水的質(zhì)量m=0.5kg,繩長L=60cm,求:

(1)在最高點(diǎn)水不流出的最小速率;

(2)水在最高點(diǎn)速率v=3m/s時,水對桶底的壓力.(g=9.8m/s2)

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科目:高中物理 來源:2013屆北京市房山高一第二學(xué)期3月月考物理卷 題型:計算題

雜技演員在做水流星表演時,用繩系著裝有水的水桶,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動,若水的質(zhì)量m=0.5 kg,繩長L=60 cm,求:

(1)最高點(diǎn)水不流出的最小速率;

(2)水在最高點(diǎn)速率v=3 m/s時,水對桶底的壓力

 

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