题目内容

(12分)如图所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量为0.18kg的小球,拉住线的另一端,使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。现使小球的转速很缓慢地增加,当小球的转速增加到开始时转速的3倍时,细线断开,线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N。求:(重力加速度g=10m/s2)

⑴ 线断开前的瞬间,线的拉力大小。

⑵ 线断开的瞬间,小球运动的线速度大小。

⑶ 如果小球离开桌面时,速度方向与桌边的夹角为 60°,桌面高出地面0.8m,求小球飞出后的落地点垂直到桌边的水平距离。

解析:(1)设开始时角速度为,线的拉力为,线断开的瞬间,角速度为,线的拉力是.线对小球的拉力提供小球做圆周运动的向心力,则

                 ①

                  ②  

 由①②可得     ③  

 又=+40              ④  

 由③④解得=45N               

(2)设线断开时小球的速度为υ,由=得

  ⑤   

(3)设桌面高度为h,落地点与飞出桌面点的水平距离为s,则

            ⑥  

                ⑦   

 落地点到桌边的水平距离为

       ⑧
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