题目内容

如图所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量是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,当小球的转速增加到原转速的3倍时,细线断裂,这时测得断前瞬间线的拉力比原来大40N,求:
(1)线断裂的瞬间,线的拉力为多大;
(2)这时小球运动的线速度为多大;
(3)如果桌面高出地面0.8m,线断后小球飞出去落在离桌面的水平距离为多少的地方?(取10m/s2)
解:(1)小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力作用;重力mg、桌面弹力FN和细线的拉力F,
重力mg和弹力FN平衡,线的拉力提供向心力,,
设原来的角速度为,线上的拉力是,加快后的角速度为,线断时的拉力是,
则又,所以,
线断时。
(2)设线断时小球的线速度大小为v,由,得。
(3)由平抛运动规律得小球在空中运动的时间
小球落地处离开桌面的水平距离。
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