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物体做圆周运动时,所需的向心力F需由运动情况决定,提供的向心力F供由受力情况决定...

物体做圆周运动时,所需的向心力F由运动情况决定,提供的向心力F由受力情况决定.若某时刻F=F,则物体能做圆周运动;若F>F,物体将做离心运动;若F<F,物体将做向心运动.现有一根长L=1m的刚性轻绳,其一端固定于O点,另一端系着质量m=0.5kg的小球(可视为质点),将小球提至正上方的A 点处,此时绳刚好伸直且无张力,如图所示.不计空气阻力,g取10m/s2,则:
(1)为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在A点至少应施加给小球多大的水平速度?
(2)若小球以速度v1=4m/s水平抛出的瞬间,绳中的张力为多少?
(3)若小球以速度v2=1m/s水平抛出的瞬间,绳中若有张力,求其大小?若无张力,试求绳子再次伸直时所经历的时间?

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(1)小球在竖直面内能够做完整的圆周运动,在最高点时至少应该是重力作为所需要的向心力,由重力作为向心力可以求得最小的速度; (2)根据第一问的判断可以知道v1>V,故绳中有张力,由向心力的公式可以求得绳的拉力的大小; (3)由于v2<V,故绳中没有张力,小球将做平抛运动,根据平抛运动的规律可以求得运动的时间. 【解析】 (1)要使小球在竖直面内能够做完整的圆周运动,在最高点时至少应该是重力作为所需要的向心力, 所以 由 mg=m得 V==m/s, (2)因为v1>V,故绳中有张力, 由牛顿第二定律得, T+mg=m 代入数据解得,绳中的张力为T=3N, (3)因为v2<V,故绳中没有张力,小球将做平抛运动,如图所示 水平方向:x=v2t 竖直方向:y=gt2     L2=(y-L)2+x2 解得:t==0.6s. 答:(1)在A点至少应施加给小球m/s 的水平速度; (2)若小球以速度v1=4m/s水平抛出的瞬间,绳中的张力为3N; (3)若小球以速度v2=1m/s水平抛出的瞬间,绳中无张力,绳子再次伸直时所经历的时间是0.6s.
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考点分析:
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(3)该同学通过数据的处理作出了a-F图象,如图所示,则
①图中的直线不过原点的原因是______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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