Question

【题目】如图所示，轻绳长L=0.5m，一端固定在O点，另一端挂一质量为m=0.2kg的小球，悬点O到地面高H=5.5m，小球在竖直平面内做圆周运动，恰能到达最高点，运动至最低点时绳因刚好超过能承受的最大拉力而被拉断，之后小球又运动一段时间落地。（g=10m/s2）求：

（l）轻绳能承受的最大拉力

（2）小球落地点离O点的水平距离S

Answer 1

【答案】（1）12N（2）5m

【解析】

结合小球的最大拉力，根据拉力和重力的合力提供向心力，根据牛顿第二定律求出小球在最低点的速度，根据平抛运动的规律求出小球落地点离O点的水平距离．

（1）小球在竖直平面内做圆周运动，恰能到达最高点，则：mg=m，

解得

从最高点到最低点，由机械能守恒：，

解得v2=5m/s

在最低点由牛顿第二定律：

联立解得：T=12N

（2）绳子断开后小球做平抛运动，则x=v2t

H-L=gt2

解得x=5m