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晓明站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手...

晓明站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动,当球某次运动到最低点时,绳突然断掉。球飞离水平距离d后落地,如图所示,已知握绳的手离地面高度为d,手与球之间的绳长为,重力加速度为g,忽略手的运动半径和空气阻力。

(1)求绳断时球的速度大小v1和球落地时的速度大小v2

(2)问绳能承受的最大拉力多大?

(3)改变绳长,使球重复上述运动。若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使球抛出的水平距离最大,绳长应为多少?最大水平距离为多少?

 

 

(1)v1=,v2=;(2)T=mg;(3)当l=时,x有极大值xmax=d 【解析】 (1)设绳断后球飞行时间为t,由平抛运动规律,竖直方向有: 水平方向有: 联立解得 从小球飞出到落地,根据机械能守恒定律有: 解得 (2)设绳能承受的最大拉力大小为F,这也是球受到绳的最大拉力大小。球做圆周运动的半径为,根据牛顿第二定律有: 解得 (3)设绳长为l,绳断时球的速度大小为v3,绳承受的最大拉力不变,根据牛顿第二定律有: 得 绳断后球做平抛运动,竖直位移为,水平位移为x,时间为,根据平抛运动规律,竖直方向有: 竖直方向有: 联立解得 根据一元二次方程的特点,当时,x有极大值,为 xmax=d  
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下图1为游乐场的悬空旋转椅,可抽象为如图2所示模型,已知绳长L =5m,水平横梁L′=3m,小孩质量m=40kg,整个装置可绕竖直轴转动,绳与竖直方向夹角θ=37°,小孩可视为质点,g10m/s2,已知sin37°=0.6cos37°=0.8,求:

(1)绳子的拉力为多少?

(2)该装置转动的角速度多大?

(3)增大转速后,绳子与竖直方向的夹角变为53°,求此时装置转动的角速度。

 

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80m的高空,有一架飞机以40 的速度水平匀速飞行,若忽略空气阻力的影响,取g10,求:

1)从飞机上掉下来的物体,经多长时间落到地面;

2)物体从掉下到落地,水平方向移动的距离多大;

3)从掉下开始,第4秒末物体的速度.

 

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在做探究平抛物体的运动实验时,让小球多次沿同一轨道运动,通过描点法画出小球平抛运动的轨迹:

(1)图是横挡条卡住平抛小球,用铅笔标注小球最高点,确定平抛运动轨迹的方法,坐标原点应选小球在斜槽末端点时的________

A.球心    B.球的上端    C.球的下端

(2)下图是利用上图装置拍摄小球做平抛运动的频闪照片,由照片可判断实验操作错误的是________

A.释放小球时初速度不为0    B.释放小球的初始位置不同    C.斜槽末端切线不水平

(3)如图是实验中记录小球的轨迹,图中背景方格的边长表示实际长度0.1m,如果取g=10m/s2,那么:

由图判断a_____________(“是”“不是”)平抛运动的抛出点;

由图可知小球从a运动到b的时间_________s

小球平抛运动的初速度为________  m/s

小球在b点的速度大小为___________m/s

 

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如图所示,质量相等的AB两个小球悬于同一悬点O,且在O点下方垂直距离h=1m处的同一水平面内做匀速圆周运动,悬线长L13mL22m,则AB两小球(  

A.周期之比T1T223 B.角速度之比ω1ω211

C.线速度之比v1v2 D.向心加速度之比a1a283

 

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如图所示,一个倾角为37°的斜面固定在水平面上,在斜面底端正上方的O点将一小球以速度v03 m/s水平抛出,经过一段时间后,小球垂直斜面打在P点处(小球可视为质点,不计空气阻力,取重力加速度g10 m/s2sin 37°0.6cos 37°0.8),则(    )

A.小球击中斜面时的速度大小为5 m/s B.小球击中斜面时的速度大小为4 m/s

C.小球做平抛运动的水平位移是1.2 m D.小球做平抛运动的竖直位移是1m

 

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