题目内容

一长=0.80m的轻绳一端固定在点,另一端连接一质量=0.10kg的小球,悬点距离水平地面的高度H = 1.00m.开始时小球处于点,此时轻绳拉直处于水平方向上,如图所示.让小球从静止释放,当小球运动到点时,轻绳碰到悬点正下方一个固定的钉子P时立刻断裂.不计轻绳断裂的能量损失,取重力加速度g=10m/s2
(1)绳断裂后球从点抛出并落在水平地面的C点,求C点与点之间的水平距离.
(2)若轻绳所能承受的最大拉力Fm = 9.0N,求钉子P与点的距离d应满足什么条件?

(1)设小球运动到点时的速度大小,由机械能守恒定律得
                 ①(2分)
解得小球运动到点时的速度大小
=" 4.0" m/s           ②(2分)
小球从点做平抛运动,由运动学规律得
                     ③(2分)
            ④(2分)                  
解得C点与点之间的水平距离
="0.80m     " ⑤(2分)
(2)若轻绳碰到钉子时,轻绳拉力恰好达到最大值Fm,由牛顿定律得
                ⑥(2分)
                      ⑦(2分)
由以上各式解得
d =" 0.60m                      " ⑧(2分)
因此钉子P与点的距离d应满足条件d > 0.60m.⑨(2分)

解析

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