解题思路:(1)绳子断时,绳子的拉力恰好是46N,对小球受力分析,根据牛顿第二定律和向心力的公式可以求得角速度的大小;
(2)绳断后,小球做平抛运动,根据平抛运动的规律可以求得落地点与抛出点间的水平距离,进而即可判断.
(1)对小球受力分析,根据牛顿第二定律和向心力的公式可得,
F-mg=mrω2,
所以ω=
F−mg
mr=6rad/s.
(2)由v=rω可得,绳断是小球的线速度大小为V=6m/s,
绳断后,小球做平抛运动,
水平方向上:x=v0t
竖直方向上:h=H-L=
1
2gt2
代入数值解得 x=6m
小球落地点与抛出点间的水平距离是6m,而P点与O点的水平距离为7米,所以不会击中乌龟,落点距离乌龟x=7-6=1m.
答:(1)此人在小球到达最低点时必须用6rad/s的角速度转动小球方能使绳子被拉断;(2)不会击中乌龟,落点距离乌龟1m.
点评:
本题考点: 向心力;牛顿第二定律;平抛运动;线速度、角速度和周期、转速.
考点点评: 小球在最低点时绳子恰好断了,说明此时绳的拉力恰好为46N,抓住这个临界条件,再利用圆周运动和平抛运动的规律求解即可.