如图所示的圆锥摆实验中,已知小球质量为0.1kg,摆长l=50cm,摆角a=37°.试求:(1)小球受到摆线的拉力;(2)小球的线速度大小υ;(3)若小球在运动中,细绳突然断开,小球将落向

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示的圆锥摆实验中,已知小球质量为0.1kg,摆长l=50cm,摆角a=37°.试求:
(1)小球受到摆线的拉力;
(2)小球的线速度大小υ;
(3)若小球在运动中,细绳突然断开,小球将落向地面,已知悬点O离地面的高为0.8m,则小球落地点到悬点O的水平距离多大?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
魔方格

◎ 答案

(1)小球做匀速圆周运动,合力指向圆心,对小球受力分析,受重力和拉力,如图所示;

魔方格

根据平行四边形定则,有:
mg
T
=cos37°

F=mgtan37°
解得:
T=
5
4
mg
=1.25N;
F=
3
4
mg
=0.75N;
(2)合力提供向心力,故
F=m
v2
R

解得:v=

FR
m
=

0.75×0.5
0.1
m/s=

15
2
m/s≈
1.94m/s;
(3)细绳突然断开,小球沿着圆弧切线飞出做平抛运动,根据平抛运动的分位移公式,有:
h=
1
2
gt2

x=vt
解得
x=v

2h
g
=

15
5
m

(3)小球落地点到悬点O的水平距离为:S=
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