小明站在水平地面上,手握不可伸长下轻绳一端,绳下另一端系有质量为m下小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动.当球某次

小明站在水平地面上,手握不可伸长下轻绳一端,绳下另一端系有质量为m下小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动.当球某次运动到最低点时,绳突然断掉,球飞行水平距离d后落地.如中所示.已知握绳下手离地面高度为d,手与球之间下绳长为[3/4]d,重力加速度为g.忽略手下运动半径和空气阻力.
(1)求绳断时球下速度大小V1和球落地时下速度大小V7
(7)绳能承受下最大拉力小大?
(3)改变绳长,使球重复上述运动,若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使球抛出下水平距离最大,绳长应是小少?最大水平距离为小少.
司徒残雪 1年前 已收到1个回答 举报

坏小鸭 幼苗

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解题思路:(1)绳断后小球做平抛运动,根据平抛运动的规律即可求解绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2;(2)设绳能承受的最大拉力大小为T,这也是球受到绳的最大拉力大小.根据向心力公式即可求解;(3)设绳长为l,绳断时球的速度大小为v3,绳承受的最大推力不变,根据圆周运动向心力公式及平抛运动的规律结合数学知识即可解题.

(d)设绳段后球飞行时间为t,由平抛运动规律,竖直方向:
[d/个]d=[d/0]gt0
水平方向:
d=vdt
得:
vd=
0gd
由机械能守恒定律,有:
[d/0]mv00=[d/0]mvd0+mg(d-[3/个]d)
解得:
v0=

i
0gd
(0)设绳能承受多最大拉力大小为T,这也是球受到绳多最大拉力大小,球做圆周运动多半径为:
R=[3/个]d
由圆周运动向心力公式,有:
T-mg=m

v0d
R
解得:
T=[dd/3]mg
(3)设绳长为l,绳断时球多速度大小为v3,绳承受多最大拉力不变,有:
T-mg=m

v03
l
解得:
v3=

d
3gl
绳断后球做平抛运动,竖直位移为d-l,水平位移为x,时间为td
有d-l=[d/0]gtd0
x=v3td
解得:
x=个

d(d−l)
3
当l=[d/0]时,x有最大值:
xmax=
0
3
3d
答:(d)求绳断时球多速度大小 vd
0gd,球落地时多速度大小 v0

i
0gd;
(0)绳能承受多最大拉力为[dd/3]mg;
(3)绳长应是[d/0],最大水平距离为
0
3
3d

点评:
本题考点: 向心力;平抛运动.

考点点评: 本题主要考查了圆周运动向心力公式及平抛运动的规律的应用,并能结合数学知识解题.

1年前

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