如图所示，一根长0.1m的细线，一端系着一个质量是0.18kg的小球，拉住线的另...

如图所示，一根长0.1m的细线，一端系着一个质量是0.18kg的小球，拉住线的另一端，使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，当小球的转速增加到原转速的3倍时，细线断裂，这时测得断前瞬间线的拉力比原来大40N，求：
（1）线断裂的瞬间，线的拉力为多大；
（2）这时小球运动的线速度为多大；
（3）如果桌面高出地面0.8m，线断后小球飞出去落在离桌面的水平距离为多少的地方？（g取10m/s²）

（1）球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，由线的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律分别对开始时和断开前列方程，结合条件：线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N，求解线的拉力．（2）设线断时小球的线速度大小为υ，此时绳子的拉力提供向心力，根据向心力公式即可求得速度；（3）小球离开桌面时做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，由高度求出时间，再求出平抛运动的水平距离．【解析】（1）小球在光滑桌面上做匀速圆周运动时受三个力作用；重力mg、桌面弹力FN和细线的拉力F，重力mg和弹力FN平衡，线的拉力提供向心力，Fn=F=mω2R，设原来的角速度为ω，线上的拉力是F，加快后的角速度为ω，线断时的拉力是F1，则F1：F=ω2：ω2=9：1，又F1=F+40N，所以F=5N，线断时F1=45N．（2）设线断时小球的线速度大小为υ，由，得．（3）由平抛运动规律得小球在空中运动的时间s=0.4s 小球落地处离开桌面的水平距离x=υt=5×0.4m=2m 答：（1）线断裂的瞬间，线的拉力为45N；（2）这时小球运动的线速度为5m/s；（3）如果桌面高出地面0.8m，线断后小球飞出去落在离桌面的水平距离为2m的地方．

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考点分析：

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试题属性

题型：解答题
难度：中等