解题思路:(1)小球受重力、绳子的拉力和水平拉力平衡,根据共点力平衡求出力F的大小.
(2)根据机械能守恒定律求出小球第一次到达最低点的速度,再根据牛顿第二定律,小球重力和拉力的合力提供向心力,求出绳子拉力的大小.
(1)根据平衡条件,应满足Tcosα=mg,Tsinα=F,
拉力大小F=mgtanα;
(2)运动中只有重力做功,根据机械能守恒:mgL(1-cosα)=[1/2]mv2,
则通过最低点时:小球的速度大小v=
2gL(1−cosα),
方向水平向左;
根据牛顿第二定律:T-mg=m
v2
L,
绳子对小球的拉力:T=mg+m
v2
L=mg(3-2cosα),
方向竖直向上.
答:(1)力F的大小为mgtanα.
(2)小球第一次通过最低点时的速度v=
2gL(1−cosα),轻绳对小球的拉力mg(3-2cosα).
点评:
本题考点: 向心力.
考点点评: 本题综合考查了共点力平衡,牛顿第二定律、机械能守恒定律,难度不大,关键搞清小球在最低点做圆周运动向心力的来源.