如图所示,一个人用一根长为0.5m的细绳拴一个质量为0.5kg的小球(可视为质点),使其在竖直平面内做圆周运动,若在某一

如图所示,一个人用一根长为0.5m的细绳拴一个质量为0.5kg的小球(可视为质点),使其在竖直平面内做圆周运动,若在某一次实验中小球转至最低点时绳子恰好断了,现测得小球落地点与抛出点间的水平距离为4m.已知圆心O离地面h=2.1m,(g取9.8m/s2) 求:
(1)绳子断时小球的速度为多大?
(2)若绳子在最低点断时刚好达到它能承受的最大拉力,求此力.
dreamslion 1年前 已收到1个回答 举报

savesong 幼苗

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解题思路:(1)绳断后,小球做平抛运动,由平抛运动的规律求解速度;
(2)小球在圆周的最低点绳子刚好被拉断时,由拉力和重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,结合绳子被拉断的瞬间小球的速度v,求出绳子的拉力.

(1)绳断后,小球做平抛运动,故:
x=vt
h-R=[1/2gt2
解得:
t=

2(h−R)
g=

2×(2.1−0.5)
10]=
0.32s
v=[x/t]=
4

0.32≈7.1m/s
(2)小球在圆周的最低点绳子刚好被拉断时,由拉力和重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
T-mg=m
v2
R
解得:T=mg+m
v2
R=5+0.5×
7.12
0.5≈55.4N
答:(1)绳子断时小球的速度为7.1m/s;
(2)若绳子在最低点断时刚好达到它能承受的最大拉力,此力为55.4N.

点评:
本题考点: 向心力.

考点点评: 本题中绳子刚断的条件是拉力达到最大值.对于平抛运动,关键是掌握分解的方法:水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动.

1年前

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