如图，质量为0.5kg 的杯子里盛有1kg 的水，用绳子系住水杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1m ，水杯通过最高点的速度为4m/s ，重力加速度g=

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如图，质量为0.5kg 的杯子里盛有1kg 的水，用绳子系住水杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1m ，水杯通过最高点的速度为4m/s ，重力加速度g=10m/s², 求：
(1)在最高点时，绳的拉力？
(2)在最高点时水对杯底的压力？
(3)为使水杯经过最高点时水不流出, 在最高点时最小速率是多少?

答案

解：（1 ）取水和杯为整体作为研究对象，在最高点时：

则：

（2）取杯中水为研究对象有

水对杯底的压力

与杯底对水的压力

是作用力与反作用力

(3) 取杯中水为研究对象，当水与杯底之间的压力为零时杯的速度最小。

举一反三

如图所示，质量均为m的小球A 、B 套在光滑的水平直杆P上，整个直杆被固定于竖直转轴上，并保持水平，两球间用劲度系数为K、自然长度为L的轻质弹簧连接在一起，左边小球被轻质细绳拴在竖直转轴上，细绳长度也为L。现欲使横杆AB 随竖直转轴一起在竖直平面内匀速转动，其角速度为ω，求当弹簧长度稳定后，细绳的拉力和弹簧的总长度各为多大?

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如图所示，一根长0.1 m 的细线，一端系着一个质量为0.18 kg 的小球，拉住线的另一端，使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，使小球的转速很缓慢地增加，当小球的转速增加到开始时转速的3 倍时，细线断开，线断开前的瞬间线受到的拉力比开始时大40 N ，求：
(1) 线断开前的瞬间，线受到的拉力大小；
(2) 线断开的瞬间，小球运动的线速度；
(3) 如果小球离开桌面时，速度方向与桌边缘的夹角为60 °，桌面高出地面0.8 m ，求小球飞出后的落地点距桌边缘的水平距离．

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一物理兴趣小组利用学校实验室的数字实验系统探究物体作圆周运动时向心力与角速度、半径的关系。
（1）首先，他们让一砝码做半径r为0.08m的圆周运动，数字实验系统通过测量和计算得到若干组向心力F和对应的角速度ω，如下表。请你根据表中的数据在图甲上绘出F-ω的关系图像。

（2）通过对图像的观察，兴趣小组的同学猜测F与ω²成正比。你认为，可以通过进一步的转换，通过绘出____________关系图像来确定他们的猜测是否正确。
（3）在证实了F∝ω²之后，他们将砝码做圆周运动的半径r再分别调整为0.04m、0.12m，又得到了两条F-ω图像，他们将三次实验得到的图像放在一个坐标系中，如图乙所示。通过对三条图像的比较、分析、讨论，他们得出F∝r的结论，你认为他们的依据是_______________________________。
（4）通过上述实验，他们得出：做圆周运动的物体受到的向心力F与角速度ω、半径r的数学关系式是F=kω²r，其中比例系数k的大小为__________，单位是________。

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如图所示，竖直放置的光滑绝缘圆环上套着一个小球，小球质量为m，带电量为q，整个装置置于水平向左的匀强电场中．今将小球从与环心O在同一水平线上的A点由静止释放，它刚好能沿圆环顺时针方向运动到环的最高点D，若换用质量为

的小球，则到D点时对圆环的压力为

[ ]
A．0
B．

C．

D．

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如图所示，轻杆长为3L，在杆的A、B两端分别固定质量均为m的球A和球B，杆上距球A为L处的点O装在光滑的水平转动轴上，外界给予系统一定的能量后，杆和球在竖直面内转动．在转动的过程中，忽略空气的阻力．若球B运动到最高点时，球B对杆恰好无作用力，则下列说法正确的是

[ ]
A．球B在最高点时速度为零
B．此时球A的速度也为零
C．球B在最高点时，杆对水平轴的作用力为1.5mg
D．球B转到最低点时，其速度为

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