一根长l=0.625m的细绳,一端栓一质量m=0.4kg的小球,使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动,求:(1)小球通过最高点是的最小速度;(2)若小球以速度v=3.0m/s通过圆周最高点时,绳对小球的拉力多大?若此时绳突然断了,小球将如何运动?

问题描述:

一根长l=0.625m的细绳,一端栓一质量m=0.4kg的小球,使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动,求:
(1)小球通过最高点是的最小速度;
(2)若小球以速度v=3.0m/s通过圆周最高点时,绳对小球的拉力多大?若此时绳突然断了,小球将如何运动?

(1)小球通过最高点,当绳对小球拉力为零时,小球的速度最小,根据向心力公式得:
mg=m

v2
r

解得:v=
gl
6.25
=2.5m/s
(2)小球以速度v=3.0m/s通过圆周最高点时,有:
mg+T=m
v12
l

解得:T=0.4×
9
0.625
−4
=1.7N
若此时绳突然断了,小球将沿切线方向飞出,做平抛运动.
答:(1)小球通过最高点是的最小速度为2.5m/s;
(2)若小球以速度v=3.0m/s通过圆周最高点时,绳对小球的拉力为1.7N,若此时绳突然断了,小球将做平抛运动.
答案解析:(1)小球通过最高点,当绳对小球拉力为零时,小球的速度最小,根据向心力公式即可求解最小速度;
(2)根据向心力公式即可求解绳对小球的拉力,绳突然断开,小球落地前将做平抛运动.
考试点:向心力.
知识点:本题是圆周运动向心力公式的直接应用,知道小球通过最高点,当绳对小球拉力为零时,小球的速度最小,难度不大,属于基础题.