题目内容

17.如图所示,一根不计质量的细线,上端固定在天花板上的O点,下端系一个可视为质点的小球P.已知细线能承受的最大拉力是小球重力的2倍.保持细线拉直,把小球P拉到细线跟竖直方向成θ角位置后,将小球无初速释放.为保证小球摆动过程细线不被拉断,θ的最大值是多少度?

分析 下摆过程机械能守恒,根据机械能守恒可求得最低点的速度,再根据临界条件即可求得最低点时的最大速度,联立即可求得最大偏角.

解答 解:下摆过程机械能守恒,mgl(1-cosθ)=$\frac{1}{2}$mv2
最低点拉力和重力的合力充当向心力,F-mg=m$\frac{{v}^{2}}{l}$
由题意可知,F=2mg
联立解得:θ=60°
答:θ的最大值是60°

点评 本题考查机械能守恒定律的应用,要注意明确小球在运动过程中绳子拉力不做功,只有重力做功故机械能守恒,同时注意明确向心力公式的正确应用.

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