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一长l=0.80m的轻绳一端固定在O点,另一端连接一质量m=0.40kg的小球,...

一长l=0.80m的轻绳一端固定在O点,另一端连接一质量m=0.40kg的小球,悬点O距离水平地面的高度H=1.60m.开始时小球处于A点,此时轻绳拉直处于水平方向上,如图所示.让小球从静止释放,当小球运动到B点时,速度大小vB=2.0m/s,轻绳碰到悬点O正下方一个固定的钉子P时立刻断裂.不计轻绳断裂的能量损失,取重力加速度g=10m/s2
(1)绳断裂后球从B点抛出并落在水平地面的C点,求C点与B点之间的距离;
(2)若轻绳所能承受的最大拉力Fm=12.0N.欲使轻绳断裂,钉子P与O点的距离d应满足什么条件?

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(1)在B点绳子断了之后,小球做平抛运动,根据平抛运动的规律可以求得在水平方向的位移的大小. (2)对小球受力分析,绳的拉力和重力的合力作为合力提供向心力,根据向心力的公式可以求得半径的大小,即钉子P与O点的距离. 【解析】 (1)小球从B点做平抛运动,设C点与B点之间的水平距离为x, 水平方向:x=vBt, 竖直方向: 解得:x=0.80m, C点与B点之间的距离,解得  m. (2)若轻绳碰到钉子时,轻绳拉力恰好达到最大值Fm, 由牛顿定律得, 由几何关系得:r=l-d, 由以上两式解得:d=0.60m, 因此钉子P与O点的距离d应满足条件d>0.60m. 答:(1)C点与B点之间的距离为m; (2)欲使轻绳断裂,钉子P与O点的距离d>0,60m.
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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

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