Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量為的小球用長為的細(xì)線懸掛在點(diǎn)， 點(diǎn)距地高度為，如果使小球繞軸在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，若細(xì)線受力為就會拉斷， 取，求：

（1）當(dāng)小球的角速度為多大時細(xì)線將斷裂．

（2）線剛好拉斷時球落地點(diǎn)與懸點(diǎn)的水平距離．

Answer 1

【答案】(1) (2)0.6m

【解析】試題分析：小球靠拉力和重力的合力提供向心力，根據(jù)幾何關(guān)系求出最大向心力，根據(jù)向心力公式求出角速度；繩斷裂后，小球做平拋運(yùn)動，根據(jù)平拋運(yùn)動的基本公式即可求解。

（1）小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動時，由重力和拉力的合力提供向心力，當(dāng)繩子拉力為

時，向心力最大，細(xì)線將斷裂。

則有： ，根據(jù)幾何關(guān)系得：

根據(jù)向心力公式得： ，解得： ， ，

（2）繩斷裂后，小球做平拋運(yùn)動，初速度為：

豎直方向下落的高度：

所以有：

水平位移為：

則落地點(diǎn)與懸點(diǎn)的水平距離為：