题目内容

【题目】某同学站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时,绳突然断掉,球飞行水平距离d后落地,如图所示。已知握绳的手离地面高度为d,手与球之间的绳长为d,重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。求:

(1)绳断时球的速度大小v1;

(2)球落地时的速度大小v2;

(3)绳能承受的最大拉力多大?

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)设绳子断后球的飞行时间为t,根据平抛运动规律,竖直方向

水平方向d=v1t

得v1=

(2)由平抛运动规律得

落地时竖直方向的速度为

则

设绳子能够承受的最大拉力为FT,这也是球受到绳的最大拉力,球做圆周运动的半径为R=d,

根据圆周运动向心力公式FT-mg=m

得FT=

故本题答案是:(1) (2) ;

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