小明同学站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m=0.3kg的小球,甩动手腕,使球在竖直...
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小明同学站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m=0.3kg的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动.当球在某次运动到最低点时,绳恰好达到所能承受的最大拉力F而断掉,球飞行水平距离s后恰好无碰撞地落在临近的一倾角为α=53°的光滑斜面上并沿斜面下滑,已知斜面顶端与平台的高度差h=0.8 m.绳长r=0.3m(g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)求:
(1)绳断时小球的速度大小v1和小球在圆周最低点与平台边缘的水平距离s是多少.
(2)绳能承受的最大拉力F的大小.
【回答】
(1)3m/s,1.2m (2)12N
【解析】(1)由题意可知:小球落到斜面上并沿斜面下滑,说明此时小球速度方向与斜面平行,否则小球会*起,所以有
vy=v0 tan53°
又vy2=2gh,代入数据得:
vy=4m/s,v0=3m/s
故绳断时球的小球做平抛运动的水平速度为3m/s;
由
vy=gt1
得:
则
s=v0 t1=3×0.4m=1.2m
(2)由牛顿第二定律:
解得:
F=12N
知识点:抛体运动的规律
题型:计算题
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