如图所示,一个人用一根长L=1m,只能承受T=46N拉力的绳子,拴着一个质量为m=1kg的小球,在竖直面内做逆时针方向的

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  • 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.

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