游乐园中“空中飞椅”的游戏设施如图甲所示,它的基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子的下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋。若将人和座椅看成一个质点,则可简化为如图乙所示的物理模型,其中P为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴OO'转动,设绳长l=5m,质点的质量m=40kg,转盘静止时质点与转轴之间的距离d=3.0m,转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角θ=37°不计空气阻力及绳重,且绳不可伸长,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求质点与转盘一起做匀速圆周运动时,求:
(1)绳子拉力F的大小及转盘角速度ω的大小;
(2)调整转盘转速,绳长不变,使绳与竖直方向的夹角β=53°,求此时转盘的角速度ω1;
(3)调整转盘转速使绳与竖直方向夹角由37°变成53°的过程中,飞椅(可看成质点)在竖直方向的高度变化值h。
【答案】(1)绳子拉力F的大小为500N,转盘角速度ω的大小为rad/s;
(2)转盘的角速度ω1为rad/s;
(3)飞椅在竖直方向的高度变化值h为1m。
5
2
(2)转盘的角速度ω1为
40
21
(3)飞椅在竖直方向的高度变化值h为1m。
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:161引用:2难度:0.6
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