解题思路:(1)小球靠拉力和重力的合力提供向心力,根据几何关系求出最大向心力,根据向心力公式求出最大角速度;
(2)绳断裂后,小球做平抛运动,根据平抛运动的基本公式即可求解.
(1)小球在水平面内做圆周运动时,由重力G和拉力F的合力提供向心力,当绳子拉力为12.5N时,向心力最大,则有:F合=
F2−(mg)2=7.5N
根据几何关系得:r=L•[3/5]=0.3m
根据向心力公式得:
F合=mω2L•[3/5]
解得:ω=5rad/s
(2)绳断裂后,小球做平抛运动,初速度v=ωr=1.5m/s
竖直方向下落的高度h=1-0.5×[4/5]=0.6m
所以t=
2h
g=
0.12s=
3
5s
水平位移为x0=vt=
3
3
10m
则x=
x20+r2=0.6m
答:(1)当小球的角速度为5rad/s时,线将断裂.
(2)断裂后小球落地点与悬点的水平距离为0.6m.
点评:
本题考点: 向心力;平抛运动;匀速圆周运动.
考点点评: 解决本题的关键搞清小球做圆周运动向心力的来源,运用牛顿第二定律进行求解.