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一长=0.80m的轻绳一端固定在点,另一端连接一质量=0.10kg的小球,悬点距离水平地面的高度H=1.00m.开始时小球处于点,此时轻绳拉直处于水平方向上,如图所示.让小球从静止

网友投稿  2022-09-29 00:00:00  零零社区

◎ 题目

一长=0.80m的轻绳一端固定在点,另一端连接一质量=0.10kg的小球,悬点距离水平地面的高度H = 1.00m.开始时小球处于点,此时轻绳拉直处于水平方向上,如图所示.让小球从静止释放,当小球运动到点时,轻绳碰到悬点正下方一个固定的钉子P时立刻断裂.不计轻绳断裂的能量损失,取重力加速度g=10m/s2

(1)绳断裂后球从点抛出并落在水平地面的C点,求C点与点之间的水平距离.
(2)若轻绳所能承受的最大拉力Fm = 9.0N,求钉子P与点的距离d应满足什么条件?

◎ 答案

(1)0.80m(2)d > 0.60m

◎ 解析

根据机械能守恒求出到B点的速度,利用平抛运动求出水平距离,利用圆周运动的向心力公式求出d应满足的条件。
(1)设小球运动到点时的速度大小,由机械能守恒定律得
                
解得小球运动到点时的速度大小
=" 4.0" m/s           
小球从点做平抛运动,由运动学规律得
                     
            
解得C点与点之间的水平距离
=0.80m     
(2)若轻绳碰到钉子时,轻绳拉力恰好达到最大值Fm,由牛顿定律得
               
                     
由以上各式解得
d = 0.60m                      
因此钉子P与点的距离d应满足条件d > 0.60m.

◎ 知识点

    专家分析,试题“一长=0.80m的轻绳一端固定在点,另一端连接一质量=0.10kg的小球,悬点距离水平地面的高度H=1.00m.开始时小球处于点,此时轻绳拉直处于水平方向上,如图所示.让小球从静止…”主要考查了你对  【匀速圆周运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。



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