表面光滑的正圆锥体,母线与轴线间夹角α=37°,细线长L=m,一端固定于圆锥顶点上的O点.当质量为m=1kg,的小球以速率v=m/s绕圆锥轴线在水平面内作匀速圆周运动时,取g=10m/s2,求绳子的张力T.
某同学求解思路如下:
先进行受力分析,小球受到重力G、绳子拉力T和锥体的弹力N,画出受力图,如图所示.由于小球绕锥体在水平面内作圆周运动,所以将这三个力沿水平方向和竖直方向进行分解,得到下面二个方程 ①
????? Tcosα+Nsinα=mg ??②
将α=37°、L=m、m=1kg、v=m/s代入上面二式,可求得绳子的张力T.
问该同学的解题思路是否正确?若正确求则出绳子张力T,若有错误请给出正确分析和解答.
网友回答
解:不正确,
当小球即将与圆锥体表面脱离时,取N=0,
此时有,
代入数据可得<,
说明小球已脱离圆锥体表面,假设小球飘离后细线与轴线间的夹角为θ,
则有,
代入数据得即θ=53°,
则
答:不正确,绳子张力T为
解析分析:该同学没有分析小球是否离开圆锥体表面.当小球即将与圆锥体表面脱离时,取N=0,根据向心力公式求出此时的速度,跟题中的速度进行比较,然后再进行受力分析,根据向心力公式进行求解.
点评:本题的关键点在于判断小球是否离开圆锥体表面,不能直接应用向心力公式求解,难度适中.