如图所示,一个人用一根长为R=1米,能承受最大拉力为F=74N的绳子,系着一个质量为m=1Kg的小球,在竖直平面内作圆周运动,已知圆心O离地面高h=6米.运动中
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如图所示,一个人用一根长为R=1米,能承受最大拉力为F=74N的绳子,系着一个质量为m=1Kg的小球,在竖直平面内作圆周运动,已知圆心O离地面高h=6米.运动中
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如图所示,一个人用一根长为R=1米,能承受最大拉力为F=74N的绳子,系着一个质量为m=1Kg的小球,在竖直平面内作圆周运动,已知圆心O离地面高h=6米.运动中小球在圆周的最低点时绳子刚好被拉断,绳子的质量和空气阻力均忽略不计,g=10m/s
2
.求:
(1)绳子被拉断的瞬间,小球的速度v的大小?
(2)绳断后,小球落地点与圆周的最低点间的水平距离x多大?
答案
(1)由题意,绳子被拉断前的瞬间,由牛顿第二定律有
F-mg=m
v
2
R
将F=74N,m=1kg,R=1m代入解得 v=8m/s
(2))绳断后,小球做平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做自由落体运动,则由平抛运动的规律有
h-R=
1
2
g
t
2
x=vt
得 x=v
2(h-R)
g
=8
2×(6-1)
10
m=8m
答:(1)绳子被拉断的瞬间,小球的速度v的大小是8m/s.
(2)(2)绳断后,小球落地点与圆周的最低点间的水平距离x是8m.
举一反三
汽车车厢内顶部悬挂一劲度系数为k轻质弹簧,其下端拴一个质量为m的小球,当汽车在水平面上以v=
gR
匀速行驶,弹簧的长度为l
1
,当汽车以同样的速度匀速通过一个桥面为圆弧形(半径为R)的凸形桥顶部时,弹簧的长度为l
2
,则( )
A.l
2
<l
1
B.l
1
-l
2
=
mg
k
C.l
2
>l
1
D.l
2
-l
1
=
mg
k
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质量为1500kg的汽车以5m/s的速度驶过拱桥顶部.已知拱桥顶部的半径为50m.此时汽车的向心加速度大小为______,汽车对地面的压力大小为______.(g取10m/s
2
)
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如图所示,细绳一端系着质量为M=1.0kg的物体,静止在水平板上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体,M的中点与圆孔距离为L=0.2m,并知M与水平面的最大静摩擦力为2N,现使此平面绕中心轴线以角速度ω转动,为使m处于静止状态,角速度ω应取何值?
题型:不详
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如图所示,一辆质量为4t的汽车匀速经过一半径为50m的凸形桥.(g=10m/s2)
(1)汽车若能安全驶过此桥,它的速度范围为多少?
(2)若汽车经最高点时对桥的压力等于它重力的一半,求此时汽车的速度多大?
题型:不详
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汽车的质量为M,以速率v沿半径为R的拱形桥面行驶,若欲使汽车过桥的中心时对桥面的压力正好为零,汽车的速度应为( )
A.
g
R
B.
gR
C.
R
g
D.gR
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