如图所示,质量m=1kg的小球用细线拴住,线长l=0.5m,细线所受拉力达到F=18N时就会被拉断.当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时,细线恰好被拉断.若此时小球距水平地面的高度h=5m,重力加速度g=10m/s2,求小球落地处到地面上P点的距离?(P点在悬点的正下方)

问题描述:

如图所示,质量m=1kg的小球用细线拴住,线长l=0.5m,细线所受拉力达到F=18N时就会被拉断.当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时,细线恰好被拉断.若此时小球距水平地面的高度h=5m,重力加速度g=10m/s2,求小球落地处到地面上P点的距离?(P点在悬点的正下方)

球摆到最低点时,由F-mg=m

v2
l

解得小球经过最低点时的速度v=
(F−mg)l
m
=2m/s,
小球平抛运动的时间t=
2h
g
=1s
所以小球落地处到地面上P点的距离x=vt=2m.
答:小球落地处到地面上P点的距离为2m.
答案解析:小球摆到最低点时细线恰好被拉断,细线的拉力达到F=18N,由重力和拉力的合力提供向心力求出小球摆到最低点时的速度.细线被拉断后,小球做平抛运动,由高度h求出平抛运动的时间,再求解小球落地处到地面上P点的距离.
考试点:牛顿第二定律;平抛运动;向心力.

知识点:本题是向心力知识、牛顿第二定律和平抛运动知识的综合,比较简单.