如图所示,一质量为0.5kg的小球,用0.4m长的细线拴住,在竖直平面内做圆周运动,求:

如图所示,一质量为0.5kg的小球,用0.4m长的细线拴住,在竖直平面内做圆周运动,求:
(1)若小球恰能过最高点,则最高点的速度为多少?
(2)当小球在圆周最低点速度为6m/s时,细线的拉力是多少?
(3)若绳子能承受的最大拉力为130N,则小球运动到最低点时速度最大是多少?(g取10m/s2
阿赵正传 1年前 已收到1个回答 举报

驻家果冻 幼苗

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解题思路:(1)若小球恰能过最高点,靠重力提供向心力,根据牛顿第二定律求出速度.
(2)在最低点靠重力和拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出细线的拉力.
(3)小球运动到最低点时速度最大绳子能承受的最大拉力,再由牛顿第二定律求解.

(1)当细线拉力为零时,有:mg=m
v2
L
解得v=
gL=
10×0.4=2m/s.
故小球恰好能通过最高点时的速度为2m/s.
(2)当小球在圆周最低点速度为6m/s时,根据牛顿第二定律得:
F-mg=m
v′2
L
得 F=m(g+
v′2
L)=0.5×(10+
62
0.4)N=50N
故细线的拉力是50N.
(3)若绳子能承受的最大拉力为130N,设小球运动到最低点时速度最大是vm
则 Fm-mg=m

v2m
L
解得:vm=

(Fm−mg)L
m=

(130−5)×0.4
0.5m/s=10m/s
答:
(1)若小球恰能过最高点,则最高点的速度为2m/s.
(2)当小球在圆周最低点速度为6m/s时,细线的拉力是50N.
(3)若绳子能承受的最大拉力为130N,则小球运动到最低点时速度最大是10m/s.

点评:
本题考点: 向心力.

考点点评: 解决本题的关键知道小球在竖直面内做圆周运动,靠沿半径方向的合力提供向心力.

1年前

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