一根长为0.2m不可伸长的轻绳系一个质量为200g的小球,使小球做圆周运动.g取10m/s2.(1)使小球在光滑水平面上做线速度大小为6m/s的匀速圆周运动,求绳子中的拉力;(2)如果使该小球在竖直平面内做圆周运动,且在最高点的速度大小为6m/s,则绳子所能承受的最大拉力应满足什么条件?

问题描述:

一根长为0.2m不可伸长的轻绳系一个质量为200g的小球,使小球做圆周运动.g取10m/s2
(1)使小球在光滑水平面上做线速度大小为6m/s的匀速圆周运动,求绳子中的拉力;
(2)如果使该小球在竖直平面内做圆周运动,且在最高点的速度大小为6m/s,则绳子所能承受的最大拉力应满足什么条件?

(1)小球在你水平面上做圆周运动,绳子拉力提供向心力,
由牛顿第二定律得:F=m

V2
L
,代入数据解得:F=36N;
(2)从最高点至最低点过程中,由动能定理得:
mg(2L)=
1
2
mv22
1
2
mv12

在最低点,由牛顿第二定律得:F−mg=m
v22
L

代入数据解得:F=46N,即最大拉力Fm≥46N;
答:(1)绳子中的拉力为36N;
(2)绳子所能承受的最大拉力应满足:Fm≥46N.
答案解析:(1)由牛顿第二定律可以求出绳子的拉力.(2)由动能定理可以求出小球在最低点的速度,然后由牛顿第二定律求出绳子的拉力.
考试点:动能定理的应用;向心力.
知识点:本题考查了求绳子的拉力,分析清楚小球的运动过程、应用动能定理与牛顿第二定律即可正确解题.