题目内容
如图所示,悬挂在竖直平面内O点的一个可视为质点的小球,其质量为m,悬线长为L,运动过程中,悬线能承受的最大拉力为F.现给小球一水平初速度v,使其在竖直平面内运动.已知小球在运动时,悬线始终不松弛,试求v的大小范围.
【答案】分析:分两种情况进行讨论,即小球在运动过程中,最高点与O点等高或比O低时,线不松弛,小球能在竖直平面内做圆周运动,线也不松弛,根据圆周运动的基本公式即可求解.
解答:解:存在两种可能:
(1)小球在运动过程中,最高点与O点等高或比O低时,线不松弛.
得:
(2)小球恰能过最高点时,在最高点速度设为v,对应的最低点速度设为v2,则有:


解得:
考虑到在运动过程中,悬线又不能断裂,小球在最低点又需满足:


所以,v的大小取值范围为:
或
,在此速度范围,悬线均不会松弛.
答:的大小取值范围为:
或
时,悬线均不会松弛.
点评:本题主要考查了圆周运动向心力公式的直接应用,同时要考虑,绳子的拉力不能超过其最大承受力,还要注意有两种情况,难度适中.
解答:解:存在两种可能:
(1)小球在运动过程中,最高点与O点等高或比O低时,线不松弛.
(2)小球恰能过最高点时,在最高点速度设为v,对应的最低点速度设为v2,则有:
解得:
考虑到在运动过程中,悬线又不能断裂,小球在最低点又需满足:
所以,v的大小取值范围为:
答:的大小取值范围为:
点评:本题主要考查了圆周运动向心力公式的直接应用,同时要考虑,绳子的拉力不能超过其最大承受力,还要注意有两种情况,难度适中.
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