题目
一圆锥摆的摆球在一水平面内作匀速圆周运动.细悬线长为,与竖直方向夹角为θ,线的张力为T,小球的质量为m,忽略空气阻力,则下述结论中正确的是A.B.小球动量不变.(C.D.
一圆锥摆的摆球在一水平面内作匀速圆周运动.细悬线长为
,与竖直方向夹角为θ,线的张力为T,小球的质量为m,忽略空气阻力,则下述结论中正确的是
,与竖直方向夹角为θ,线的张力为T,小球的质量为m,忽略空气阻力,则下述结论中正确的是- A.

- B.小球动量不变.(
- C.

- D.

题目解答
答案
A. $T\cos \theta =mg$
解析
步骤 1:分析圆锥摆的受力情况
圆锥摆的摆球在水平面内作匀速圆周运动,摆球受到两个力的作用:重力mg和悬线的张力T。重力mg竖直向下,张力T沿悬线方向。由于摆球在水平面内作匀速圆周运动,所以摆球受到的合外力指向圆心,即沿水平方向。
步骤 2:分解张力T
将张力T分解为水平方向和竖直方向的分量。竖直方向的分量为$T\cos \theta$,水平方向的分量为$T\sin \theta$。竖直方向的分量$T\cos \theta$与重力mg平衡,即$T\cos \theta = mg$。水平方向的分量$T\sin \theta$提供摆球作匀速圆周运动所需的向心力,即$T\sin \theta = m{v}^{2}/L$,其中v是摆球的速度,L是悬线的长度。
步骤 3:分析小球动量
由于摆球在水平面内作匀速圆周运动,其速度大小不变,但方向不断改变,因此小球的动量也在不断改变。所以选项B“小球动量不变”是错误的。
步骤 4:分析张力T
由于张力T是沿悬线方向的,而向心力是沿水平方向的,所以张力T不等于向心力$m{v}^{2}/L$。因此选项D“$T=m{v}^{2}/l$”是错误的。
圆锥摆的摆球在水平面内作匀速圆周运动,摆球受到两个力的作用:重力mg和悬线的张力T。重力mg竖直向下,张力T沿悬线方向。由于摆球在水平面内作匀速圆周运动,所以摆球受到的合外力指向圆心,即沿水平方向。
步骤 2:分解张力T
将张力T分解为水平方向和竖直方向的分量。竖直方向的分量为$T\cos \theta$,水平方向的分量为$T\sin \theta$。竖直方向的分量$T\cos \theta$与重力mg平衡,即$T\cos \theta = mg$。水平方向的分量$T\sin \theta$提供摆球作匀速圆周运动所需的向心力,即$T\sin \theta = m{v}^{2}/L$,其中v是摆球的速度,L是悬线的长度。
步骤 3:分析小球动量
由于摆球在水平面内作匀速圆周运动,其速度大小不变,但方向不断改变,因此小球的动量也在不断改变。所以选项B“小球动量不变”是错误的。
步骤 4:分析张力T
由于张力T是沿悬线方向的,而向心力是沿水平方向的,所以张力T不等于向心力$m{v}^{2}/L$。因此选项D“$T=m{v}^{2}/l$”是错误的。