如图所示,长度为L=1.0m的绳,系一小球在竖直面内做圆周运动,小球的质量为M=5kg,小球半径不计,小球在通过最低点的速度大小为v=20m/s,试求:(1)小球在最低点所受绳的拉力(2)小球在最低的向心加速度.

问题描述:

如图所示,长度为L=1.0m的绳,系一小球在竖直面内做圆周运动,小球的质量为M=5kg,小球半径不计,小球在通过最低点的速度大小为v=20m/s,试求:

(1)小球在最低点所受绳的拉力
(2)小球在最低的向心加速度.

(1)小球在最低点时,由牛顿第二定律得:
T-Mg=M

v2
r

得:T=M(g+
v2
r
)=5×(9.8+
202
1
)N=2049N
(2)小球在最低的向心加速度为 a=
v2
r
=
202
1
=400m/s2
答:
(1)小球在最低点所受绳的拉力是2049N.
(2)小球在最低的向心加速度是400m/s2
答案解析:(1)小球在最低点时,由绳的拉力与重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求出绳子对小球的拉力.
(2)根据向心加速度的公式a=
v2
r
求出向心加速度的大小.
考试点:向心力;物体的弹性和弹力;向心加速度.

知识点:解决本题的关键搞清向心力的来源,根据牛顿第二定律进行求解.