如图所示,有一长为L=0.9m的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆

如图所示,有一长为L=0.9m的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动.已知水平地面上的C点位于O点正下方,且到O点的距离为h=1.9m,不计空气阻力.(g取10m/s2
(1)求小球通过最高点A时的速度vA
(2)若小球通过最低点B时,细线对小球的拉力T恰好为小球重力的6倍,且小球经过B点的瞬间让细线断裂,求小球落地点到C点的距离.
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解题思路:(1)物体恰好做通过最高点,即重力充当向心力,由向心力公式可求得最高点的速度; (2)由机械能守恒定律可得出小球在最低点的速度,再由向心力公式可求得细线对小球的拉力; (3)细线断裂后,小球做平抛运动,由平抛运动的规律可得出小球落地点到C的距离.

(1)小球恰好能做完整的圆周运动,则小球通过A点时细线的拉力为零,根据向心力公式有:
mg=m
vA2
L
解得:VA=
gL=
0.9×10=3m/s;
(2)在B点,根据向心力公式得:
T-mg=m
vB2
L
解得:VB=
5gL
小球运动到B点时细线断裂,小球做平抛运动,有:
竖直方向:1.9-0.9=[1/2]gt2
解得:t=

2
10=

5
5s
水平方向:x=vBt=
5gL×

5
5=
9=3m
答:(1)求小球通过最高点A时的速度为3m/s;
(2)若小球通过最低点B时,细线对小球的拉力T恰好为小球重力的6倍,且小球经过B点的瞬间让细线断裂,小球落地点到C点的距离为3m.

点评:
本题考点: 向心力;牛顿第二定律.

考点点评: 小球在竖直面内圆周运动一般会和机械能守恒或动能定理结合考查,要注意临界值的应用及正确列出向心力公式.

1年前

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