解题思路:(1)根据机械能守恒定律求出小球运动到B点的速度大小.
(2)平抛运动在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做自由落体运动,根据竖直方向上的高度求出运动的时间,由运动的合成与分解可求得合速度;
(3)在P点绳子的拉力和小球重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出轻绳能承受的最大拉力.
(1)设小球运动到B点时的速度大小vB,由机械能守恒定律得:[1/2m
v2B=mgl
解得小球运动到B点时的速度大小为:vB=
2gl]=4.0 m/s
(2)小球从B点做平抛运动,水平速度为vB;
竖直方向有:y=H−l=
1
2gt2
vy=gt;
解得C点的瞬时速度大小为:
vc=
v2B+
v2y=
16+2×10×(1−0.8)=2
5m/s
(3)若轻绳碰到钉子时,轻绳拉力恰好达到最大值Fm,由牛顿定律得Fm−mg=m
v2B
r
r=l-d (d为OP的长度)
由以上各式解得:Fm=9N
答:(1)当小球运动到B点时的速度大小为4m/s.
(2)C点的瞬时速度为2
5m/s;
(3)轻绳能承受的最大拉力为9N.
点评:
本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;平抛运动.
考点点评: 本题综合考查了牛顿第二定律和机械能守恒定律,涉及到圆周运动和平抛运动,关键知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律以及向心力的来源.