如图所示,在固定光滑水平板上有一光滑小孔O,一根轻绳穿过小孔,一端连接质量m=1kg的小球A,另一端连接质量M=4kg的物体B.当A球沿半径r=0.1m的圆周做匀速圆周运动时,要使物体B不离开地面,A球做圆周运动的角速度有何限制?(g=10m/s2)

问题描述:

如图所示,在固定光滑水平板上有一光滑小孔O,一根轻绳穿过小孔,一端连接质量m=1kg的小球A,另一端连接质量M=4kg的物体B.当A球沿半径r=0.1m的圆周做匀速圆周运动时,要使物体B不离开地面,A球做圆周运动的角速度有何限制?(g=10m/s2

由题意,小球A做圆周运动的向心力应小于等于物体B的重力,
由此得:Mg=mω2r,代入数据求得:ω=20 rad/s,
即A球做圆周运动的角速度应小于等于20rad/s.
答:A球做圆周运动的角速度应小于等于20rad/s.
答案解析:小球做圆周运动靠拉力提供向心力,当拉力等于B物体的重力时,A的角速度达到最大,根据牛顿第二定律求出A的角速度的最大值.
考试点:向心力;牛顿第二定律.
知识点:解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源,知道拉力等于B的重力时,A达到最大角速度.