题目内容

用长L=0.5米的细绳,一端拴一质量m=1千克的小球,另一端固定在离水平桌高h=O.3米的O点上,使小球在光滑桌面上做匀速圆周运动(如图所示)。(1)如果运动速率v=1.2米/秒,求此时绳对球的拉力与球对桌面的压力;(2)为使小球不离开桌面做圆周运动,它的速率不能超过多大?

解:(1)设绳子对球的拉力为T,桌面对球的支持力为Fn,对球进行受力分析有:

        竖直方向:   ①    ………………………(1分) 

        水平方向: ②        …………………………(1分)

        由几何关系:③…(1分)

        联立①②③三式解得T=4.5N,Fn=7.3N

        由牛顿第三定律,球对桌面的压力:………(1分)

       (2)当球刚要离开桌面时临界条件Fn=0,此时球有最大速度。……(1分)

        竖直方向: ⑤         ……………………………(1分)

        水平方向:⑥        ……………………………(1分)

         联立⑤⑥两式解得   ……………………………(1分)

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