Question

如圖所示，有一長為L=0.9m的細(xì)線，細(xì)線的一端固定在O點(diǎn)，另一端拴一質(zhì)量為m的小球，現(xiàn)使小球恰好能在豎直面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)．已知水平地面上的C點(diǎn)位于O點(diǎn)正下方，且到O點(diǎn)的距離為h=1.9m，不計(jì)空氣阻力．（g取10m/s²）
（1）求小球通過最高點(diǎn)A時(shí)的速度v_A；
（2）若小球通過最低點(diǎn)B時(shí)，細(xì)線對小球的拉力T恰好為小球重力的6倍，且小球經(jīng)過B點(diǎn)的瞬間讓細(xì)線斷裂，求小球落地點(diǎn)到C點(diǎn)的距離．

Answer 1

分析：（1）物體恰好做通過最高點(diǎn)，即重力充當(dāng)向心力，由向心力公式可求得最高點(diǎn)的速度；
（2）由機(jī)械能守恒定律可得出小球在最低點(diǎn)的速度，再由向心力公式可求得細(xì)線對小球的拉力；
（3）細(xì)線斷裂后，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得出小球落地點(diǎn)到C的距離．

解答：解：（1）小球恰好能做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，則小球通過A點(diǎn)時(shí)細(xì)線的拉力為零，根據(jù)向心力公式有：
mg=m

vA2

L

解得：V_A=

gL

=

0.9×10

=3m/s；
（2）在B點(diǎn)，根據(jù)向心力公式得：
T-mg=m

vB2

L

解得：V_B=

5gL

小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)細(xì)線斷裂，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，有：
豎直方向：1.9-0.9=

1

2

gt²
解得：t=

2 10

=

5

5

s
水平方向：x=v_Bt=

5gL

×

5

5

=

9

=3m
答：（1）求小球通過最高點(diǎn)A時(shí)的速度為3m/s；
（2）若小球通過最低點(diǎn)B時(shí)，細(xì)線對小球的拉力T恰好為小球重力的6倍，且小球經(jīng)過B點(diǎn)的瞬間讓細(xì)線斷裂，小球落地點(diǎn)到C點(diǎn)的距離為3m．

點(diǎn)評：小球在豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)一般會和機(jī)械能守恒或動(dòng)能定理結(jié)合考查，要注意臨界值的應(yīng)用及正確列出向心力公式．