如图所示,一个人用一根长 1m、只能承受74N拉力的绳子,拴着一个质量为1kg的小球,在竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离地面h=6m.转动中小球在最低点时绳子恰好断了.(取g=10m/s2) (1)绳子断时小球运动的角速度多大?(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离是多少?

问题描述:

如图所示,一个人用一根长 1m、只能承受74N拉力的绳子,拴着一个质量为1kg的小球,在竖直平面内做圆周运动,已知圆心O离地面h=6m.转动中小球在最低点时绳子恰好断了.(取g=10m/s2) 

(1)绳子断时小球运动的角速度多大?
(2)绳断后,小球落地点与抛出点间的水平距离是多少?

(1)对小球受力分析,根据牛顿第二定律和向心力的公式可得,F-mg=mrω2,所以ω=F−mgmr=8rad/s,即绳子断时小球运动的角速度的大小是8rad/s.(2)由V=rω可得,绳断是小球的线速度大小为V=8m/s,绳断后,小球做平...
答案解析:(1)绳子断时,绳子的拉力恰好是74N,对小球受力分析,根据牛顿第二定律和向心力的公式可以求得角速度的大小;
(2)绳断后,小球做平抛运动,根据平抛运动的规律可以求得落地点与抛出点间的水平距离.
考试点:平抛运动;线速度、角速度和周期、转速.


知识点:小球在最低点时绳子恰好断了,说明此时绳的拉力恰好为74N,抓住这个临界条件,再利用圆周运动和平抛运动的规律求解即可.