如图所示,质量是1kg的小球用长为0.5m的细线悬挂在O点,O点距地面高度为1m,如果使小球绕OO′轴在水平面内做圆周运

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  • 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=

    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=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.