杂技演员表演“水流星”在长为L=1.6m的细绳一端,系一个总质量为m=0.5kg的盛水容器,以绳另一端为圆心,在竖直平面内作圆周运动,如图所示.若“水流星”通过最高点的速度为v=4m/s,则下列哪些说法正确(不计空气阻力,取g=10m/s2)(  )A. “水流星”通过最高点时,有水从容器中流出B. “水流星”通过最高点时,绳的张力和容器底受到的压力均为零C. “水流星”通过最高点时,处于完全失重状态,不受力的作用D. 绳的张力变化范围为0≤T≤30N

问题描述:

杂技演员表演“水流星”在长为L=1.6m的细绳一端,系一个总质量为m=0.5kg的盛水容器,以绳另一端为圆心,在竖直平面内作圆周运动,如图所示.若“水流星”通过最高点的速度为v=4m/s,则下列哪些说法正确(不计空气阻力,取g=10m/s2)(  )
A. “水流星”通过最高点时,有水从容器中流出
B. “水流星”通过最高点时,绳的张力和容器底受到的压力均为零
C. “水流星”通过最高点时,处于完全失重状态,不受力的作用
D. 绳的张力变化范围为0≤T≤30N

A、B、当绳的张力恰好为零时,对水和容器整体,根据牛顿第二定律:mg=mv2L解得:v=gL=10×1.6=4m/s.可知,“水流星”通过最高点的速度最小速度为4m/s,绳的张力为零,此时整体的加速度为 a=g,所以水对桶底压力为零...
答案解析:当绳的张力恰好时,根据牛顿第二定律求出临界的最小速度,从而判断水能否从容器中流出.对整体分析,运用牛顿第二定律求出绳子张力的大小.容器运动到最低点时绳子张力最大,先根据机械能守恒定律求容器运动到最低点时的速度,再运用牛顿第二定律求出绳子张力的最大值,即可得到张力的范围.
考试点:向心力;牛顿第二定律.


知识点:解决本题的关键搞清做圆周运动向心力的来源,运用牛顿第二定律和机械能守恒定律结合进行求解.