如图所示,一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上,其轴线沿竖直方向,母线与轴线的夹角θ=30°,一条长为l的绳,一端固定在圆锥

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  • 解题思路:先求出物体刚要离开锥面时的速度,此时支持力为零,根据牛顿第二定律求出该临界速度.

    当速度大于临界速度,则物体离开锥面,当速度小于临界速度,物体还受到支持力,根据牛顿第二定律,物体在竖直方向上的合力为零,水平方向上的合力提供向心力,求解即可.

    当物体刚离开锥面时,支持力为零,设其速度为v0

    由拉力与重力的合力提供向心力,则有:mgtanθ=m

    v02

    lsinθ

    解之得:v0=

    3gl

    6

    所以当速度v≤

    3gl

    6,物体在锥面上,则有:

    Tsin30°-Ncos30°=m

    v2

    lsin30°,

    Tcos30°+Nsin30°-mg=0

    解得:N=

    1

    2mg−

    3mv2

    l,所以v增大时,N减小,摆角θ=30°,不发生变化,

    当v>

    点评:

    本题考点: 向心力.

    考点点评: 解决本题的关键找出物体的临界情况,以及能够熟练运用牛顿第二定律求解,难度适中.