如图,长l=0.5m的轻质细绳,一端固定在悬挂点O另一端系一质量m=0.50kg的小球,细绳能承受的最大拉力为14N,是

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  • 解题思路:(1)在最低点,对小球受力分析,由绳子对小球的拉力和重力的合力提供向心力,由牛顿第二定律求解小球经过最低点的速度大小.

    (2)再由平抛运动的规律求解小球落地点与悬挂点之间的水平距离.

    (3)将速度进行分解和合成,即可求得小球落地点的速度大小与方向.

    (4)明确小球向下摆动时机械能守恒,由机械能守恒定律列式求解即可.

    (1)在最低点,由牛顿第二定律得:

    F-mg=m

    v2

    l

    又F=14N

    代入得:14-0.5×10=0.5×

    v2

    0.5

    解得 v=3m/s

    (2)绳被拉断后小球做平抛运动,则有 h=[1/2gt2得 t=

    2h

    g]=

    2×0.8

    10s=0.4s

    小球落地点与悬挂点之间的水平距离 x=vt=1.2m.

    (3)小球落地点的速度大小 v′=

    v2+(gt)2=

    32+(10×0.4)2=5m/s

    设小球落地时速度与水平方向的夹角为α,则 tanα=[gt/v]=[4/3],α=53°

    (4)对于小球向下摆动过程,由机械能守恒得

    mgl(1-cosθ)=

    1

    2mv2

    解得 cosθ=0.1

    答:

    (1)球摆到悬挂点正下方时速度大小是3m/s.

    (2)小球落地点与悬挂点之间的水平距离是1.2m.

    (3)小球落地点的速度大小是5m/s,方向与水平方向成53°.

    (4)cosθ为0.1.

    点评:

    本题考点: 机械能守恒定律;平抛运动.

    考点点评: 本题考查机械能守恒定律、平抛运动和向心力的综合应用,要注意明确机械能守恒定律的表达式的正确书写.