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,这时测得线的拉力比原来大40N.求:

(1)线断裂瞬间的拉力;

(2)这时小球运动的线速度;

(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?

答案:45N;5m/s;2m
解析:

(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、桌面弹力和线的拉力F,重力mg和弹力平衡.线的拉力等于向心力,.设原来的角速度为,线上的拉力是;加快后的角速度为ω,线断时的拉力是F

,又,所以,线断时F=45N

(2)设线断时小球的线速度为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

s=vt=5×0.4m=2m


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