摘要:12.小明站在水平地面上.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.使球在坚直 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4-2-28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 图4-2-28 运动半径和空气阻力. (1)求绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2. (2)问绳能承受的最大拉力多大? (3)改变绳长.使球重复上述运动.若绳仍在球运动到最低点时断掉.要使球抛出的水 平距离最大.绳长应为多少?最大水平距离为多少? 解析:(1)设绳断后球飞行时间为t.由平抛运动规律.竖直方向d-d=gt2.水平方 向d=v1t 联立解得v1= 由机械能守恒定律.有mv=mv+mg 解得v2= (2)设绳能承受的最大拉力大小为T.这也是球受到绳的最大拉力大小. 球做圆周运动的半径为R=d 由圆周运动向心力公式.在其圆周运动的最低点. 有FT-mg= 联立解得FT=mg (3)设绳长为l.绳断时球的速度大小为v3.绳承受的最大拉力不变.有FT-mg=m 得v3= 绳断后球做平抛运动.竖直位移为d-l.水平位移为x.时间为t1.有d-l=gt x =v3t1.解得x=4 当l=时.x有极大值 xm=d 答案:(1)v1= v2= (2)mg (3)l= xm=d

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