题目内容

长为L的细线一端固定于O点,如图所示,另一端拴一质量为m的小球.把小球拉至最高点A,以水平速度v0抛出.求当v0=
gL
2
时,球运动到最低点C时细线的拉力大小.
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由于v0=
gL
2
,小于小球做圆周运动通过最高点时的最小速度
gL
,故小球做平抛运动,设小球运动到如图所示的B点时细线绷紧,此时细线与竖直方向的夹角为θ,由平抛运动规律有:Lsinθ=v0t;
L(1-cosθ)=
1
2
gt2
解得:θ=90°,说明B与O在同一直线上,vBx=
gL
2
,由于细线瞬时绷紧,使小球水平速度突然变为零,所以此绷紧过程有机械能损失,然后小球以
2gL
的速度从B点开始做圆周运动到C点,由机械能守恒有:
1
2
mvBy2+mgL=
1
2
mvC2
在最低点C有:T-mg=
m
v2C
L

解得小球在最低点C时绳的拉力T=5mg.
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