Question

如圖所示，裝置BO′O可繞豎直軸O′O轉(zhuǎn)動(dòng)，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A與兩細(xì)線連接后分別系于B、C兩點(diǎn)，裝置靜時(shí)細(xì)線AB水平，細(xì)線AC與豎直方向的夾角θ=37º.已知小球的質(zhì)量m=1kg，細(xì)線AC長L＝1m，B點(diǎn)距轉(zhuǎn)軸的水平和距C點(diǎn)豎直距離相等.（重力加速度g取10m/s²，sin37º=0.6，cos37º=0.8）

（1）若裝置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為時(shí)，細(xì)線AB上的張力為0而細(xì)線AC與豎直方向的夾角仍為37°，求角速度的大�。�

（2）若裝置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為時(shí)，細(xì)線AB剛好豎直，且張力為0，求此時(shí)角速度的大小；

（3）裝置可以以不同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，試通過計(jì)算在坐標(biāo)圖中畫出細(xì)線AC上張力T隨角速度的平方變化的關(guān)系圖像．

Answer 1

 解（1）細(xì)線AB上張力恰為零時(shí)有  （2分）

解得                    （1分）

（2）細(xì)線AB恰好豎直，但張力為零時(shí)，由幾何關(guān)系得 ：

                 （1分）

   此時(shí)    （2分）

（3）時(shí)，細(xì)線AB水平，細(xì)線AC上張力的豎直分量等于小球的重力

          （1分）

時(shí)細(xì)線AB松弛

細(xì)線AC上張力的水平分量等于小球做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力

           （1分） 

時(shí)，細(xì)線AB在豎直方向繃直，仍然由細(xì)線AC上張力的水平分量提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力            （1分）

綜上所述 時(shí)，不變

時(shí)，        （1分）

關(guān)系圖象如圖所示             （2分）