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精英家教网如图所示,有一长为L=0.9m的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动.已知水平地面上的C点位于O点正下方,且到O点的距离为h=1.9m,不计空气阻力.(g取10m/s2)
(1)求小球通过最高点A时的速度vA;
(2)若小球通过最低点B时,细线对小球的拉力T恰好为小球重力的6倍,且小球经过B点的瞬间让细线断裂,求小球落地点到C点的距离.
分析:(1)物体恰好做通过最高点,即重力充当向心力,由向心力公式可求得最高点的速度;
(2)由机械能守恒定律可得出小球在最低点的速度,再由向心力公式可求得细线对小球的拉力;
(3)细线断裂后,小球做平抛运动,由平抛运动的规律可得出小球落地点到C的距离.
解答:解:(1)小球恰好能做完整的圆周运动,则小球通过A点时细线的拉力为零,根据向心力公式有:
mg=m
vA2
L

解得:VA=
gL
=
0.9×10
=3m/s
;
(2)在B点,根据向心力公式得:
T-mg=m
vB2
L

解得:VB=
5gL

小球运动到B点时细线断裂,小球做平抛运动,有:
竖直方向:1.9-0.9=
1
2
gt2
解得:t=
2
10
=
5
5
s
水平方向:x=vBt=
5gL
×
5
5
=
9
=3m
答:(1)求小球通过最高点A时的速度为3m/s;
(2)若小球通过最低点B时,细线对小球的拉力T恰好为小球重力的6倍,且小球经过B点的瞬间让细线断裂,小球落地点到C点的距离为3m.
点评:小球在竖直面内圆周运动一般会和机械能守恒或动能定理结合考查,要注意临界值的应用及正确列出向心力公式.
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如图所示,有一长为L的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动.已知水平地面上的C点位于O点正下方,且到O点的距离为1.9L.不计空气阻力.求:
(1)小球通过最高点A时的速度vA;
(2)小球通过最低点B时,细线对小球的拉力T;
(3)若小球运动到最低点B时细线恰好断裂,小球落地点到C点的距离.

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23
L
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