如图所示,质量m=2kg的小球用长L=1.05m的轻质细绳悬挂在距水平地面高H=6.05m的O点.现将细绳拉直至水平状态自A点无初速度释放小球,运动至悬点O的正下方B点时细绳恰好断裂,

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 机械能守恒定律/2022-11-10 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,质量m=2kg的小球用长L=1.05m的轻质细绳悬挂在距水平地面高H=6.05m的O点.现将细绳拉直至水平状态自A点无初速度释放小球,运动至悬点O的正下方B点时细绳恰好断裂,接着小球作平抛运动,落至水平地面上C点.不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2.求:
(1)细绳能承受的最大拉力;
(2)细绳断裂后小球在空中运动所用的时间;
(3)小球落地瞬间速度的大小;
(4)现换用同样的轻质细绳,仅使绳长变为L1,其他条件不变,重复上述过程.当L1为何值时,小球落地点距B点的水平距离最大?

◎ 答案

(1)小球从A→B过程,根据机械能守恒定律得:mgL=
1
2
m
v2B
-0

经B点时,由牛顿第二定律得:FB-mg=
m
v2B
L

解得:最大拉力FB=3mg=3×2×10N=60N     
(2)小球从B→C过程做平抛运动,则有:H-L=
1
2
gt2

解得:t=

2(H-L)
g
=

2×(6.05-1.05)
10
s=1s        
(3)从A→B→C过程,根据机械能守恒得:mgH=
1
2
m
v2C
-0

解得:vC=

2gH
=

2×10×6.05
m/s=11m/s        
(4)从A1→B1过程,根据机械能守恒得:mgL1=
1
2
mv2
-0
B1→C1过程:H-L1=
1
2
gt
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