如图所示,装置BO′O可绕竖直轴O′O转动,可视为质点的小球A与两细线连接后分别系于B、C两点,装置静止时细线AB水平,

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  • 解题思路:(1)静止时受力分析,根据平衡条件列式求解;

    (2)对小球进行受力分析,根据牛顿第二定律列式即可求解;

    (3)当细线AB张力为零时,绳子AC拉力和重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出角速度的范围.

    (1)对小球进行受力分析,由平衡条件得:

    TAB=mgtan37°=0.75mg,TAC=

    mg

    cos37°=1.25mg

    (2)根据牛顿第二定律得:

    Tcosθ=mg,

    Tsinθ-TAB=mω12lsinθ,

    解得:ω1=

    5g

    12l

    (3)由题意,当ω最小时,绳AC与竖直方向的夹角α=37°,受力分析,如图,则有

    mgtanα=m(lsinα)ωmin2

    解得:ωmin=

    5g

    4l

    当ω最大时,绳AC与竖直方向的夹角β=53°,则

    mgtanβ=m(lsinβ)ωmax2

    解得:ωmax=

    5g

    3l,

    所以ω的取值范围为

    5g

    4l≤ω≤

    5g

    3l.

    答:(1)当装置处于静止状态时,AB细线上的拉力为0.75mg,AC细线上的拉力大小为1.25mg;

    (2)若AB细线水平且拉力等于重力的一半,此时装置匀速转动的角速度ω1的大小为

    点评:

    本题考点: 向心力;线速度、角速度和周期、转速.

    考点点评: 解决本题的关键理清小球做圆周运动的向心力来源,确定小球运动过程中的临界状态,运用牛顿第二定律进行求解.

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