Question

如图所示的圆锥摆实验中，已知小球质量为0.1kg，摆长l=50cm，摆角a=37°．试求：
（1）小球受到摆线的拉力；
（2）小球的线速度大小υ；
（3）若小球在运动中，细绳突然断开，小球将落向地面，已知悬点O离地面的高为0.8m，则小球落地点到悬点O的水平距离多大？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

Answer

（1）对小球受力分析，受重力和拉力；小球做匀速圆周运动，合力指向圆心；运用合成法求解；
（2）根据合力提供向心力列式求解；
（3）小球沿着圆弧切线飞出做平抛运动，径向没有移动．
【解析】
（1）小球做匀速圆周运动，合力指向圆心，对小球受力分析，受重力和拉力，如图所示；

根据平行四边形定则，有：

F合=mgtan37°
解得：
T==1.25N；
F合==0.75N；
（2）合力提供向心力，故
F合=m；
解得：m/s；
（3）细绳突然断开，小球沿着圆弧切线飞出做平抛运动，根据平抛运动的分位移公式，有：
h=
x=vt
解得
x=v；
（3）小球落地点到悬点O的水平距离为：；
答：（1）小球受到摆线的拉力为0.75N；
（2）小球的线速度大小υ为1.5m/s；
（3）小球落地点到悬点O的水平距离约为0.92m．