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长为L的轻绳一端系于固定点O,另一端系质量为m的小球.将小球从O点正下方处,以一...

manfen5.com 满分网长为L的轻绳一端系于固定点O,另一端系质量为m的小球.将小球从O点正下方manfen5.com 满分网处,以一定初速度水平向右抛出,经一定时间绳被拉直以后,小球将以O为支点在竖直平面内摆动.已知绳刚被拉直时,绳与竖直线成60°角,如图所示,
(1)求:小球水平抛出时的初速度v
(2)在绳被拉紧的瞬间,小球立即做圆周运动;求小球摆到最低点时,绳所受拉力T.
(1)小球在绳被拉直前作平抛运动,由已知条件得到小球的水平位移和竖直高度,有平抛规律求解初速度 (2)由运动的分解求得绳子伸直时的速度,由机械能守恒得到运动到最低的时的速度,由牛顿第二定律求解此时绳子的拉力 【解析】 (1)小球在绳被拉直前作平抛运动,设小球抛出后经时间t绳被拉直,则: 水平位移为:x=Lsin60°=vt  竖直高度为:h=lcos60°-= 由此解得:t= v= (2)在绳被拉直前瞬间,小球速度的水平分量为v,竖直分量为gt,速度大小为: v== 速度与竖直方向的夹角为φ:则tanφ= 所以,φ=60° 可见小球速度与绳沿同一线,小球动量在绳拉力的冲量作用下减为零,以后小球作摆动,由机械能守恒定律可知小球到最低点时: mv′2=mgL(1-cos60°) 设在最低点时绳子对物体的拉力为T,由牛顿第二定律得: T-mg= 解得:T=2mg 答:(1)小球水平抛出时的初速度为; (2)小球摆到最低点时,绳所受拉力为2mg.
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考点分析:
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(1)计算vF=______m/s;
(2)物体的加速度a=______m/s2
(3)如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比______(选填:偏大、偏小或不变).
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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