小明站在水平地面上,手握不可伸長的輕繩一端,繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球,甩動手腕,使球在豎直平面內(nèi)做圓周運動.當(dāng)球某次運動到最低點時,繩恰好斷掉,球飛行水平距離d后落地.如圖所示.已知握繩的手離地面高度為d,手與球之間的繩長為d,重力加速度為g.忽略手的運動半徑和空氣阻力,繩能承受的最大拉力為定值.

(1)求繩斷開時小球的速度;
(2)求繩能承受的最大拉力多大;
(3)若手的位置始終不變,改變繩長使手與球間的繩長變?yōu)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic5/tikupic/04/7/hsztp1.png" style="vertical-align:middle;" />,要使繩仍在球運動到最低點時恰好斷掉,求小球飛行的水平距離.

(1)繩斷開時小球的速度為;
(2)繩能承受的最大拉力為mg;
(3)小球飛行的水平距離為

解析試題分析:(1)繩斷后,小球做平拋運動,根據(jù)平拋運動的高度求出時間,根據(jù)水平位移和時間求出繩斷時球的速度大。
(2)根據(jù)在最低點,合力提供向心力,運用牛頓第二定律求出最大拉力.
(3)先根據(jù)牛頓第二定律求解最低點速度,然后根據(jù)平拋運動的分位移公式列式求解射程.
(1)設(shè)繩斷后球做平拋運動的時間為t1,
豎直方向上:d=gt12,水平方向上:d=v1t1
解得v1=
(2)設(shè)繩能承受的最大拉力為Fm
球做圓周運動的半徑為R=d
Fm﹣mg="m"
解得Fm=mg
(3)在原周的最低點,有:Fm﹣mg=m
平拋運動,有:
d﹣=
s=vt
聯(lián)立解得:s=
考點:向心力;平拋運動;勻速圓周運動
點評:本題綜合了平拋運動和圓周運動兩個運動,關(guān)鍵知道平拋運動在豎直方向和水平方向上的運動規(guī)律,以及圓周運動向心力的來源.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:填空題

圖為一小球做平拋運動時閃光照片的一部分,圖中背景是邊長5cm的小方格。問閃光的頻率是     Hz;小球經(jīng)過B點時的速度大小是      m/s。(重力加速度g取10 m/s2

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示,軌道ABCD的AB段為一半徑R=0.2的光滑1/4圓形軌道,BC段為高為h=5的豎直軌道,CD段為水平軌道。一質(zhì)量為0.1的小球由A點從靜止開始下滑到B點時速度的大小為2/s,離開B點做平拋運動(g取10/s2),求:

(1)小球離開B點后,在CD軌道上的落地點到C的水平距離
(2)小球到達(dá)B點時對圓形軌道的壓力;
(3)如果在BCD軌道上放置一個傾角=45°的斜面(如圖中虛線所示),那么小球離開B點后能否落到斜面上?如果能,求它第一次落在斜面上的位置。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

m為在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點),A為終端皮帶輪,如圖所示,已知皮帶輪半徑為r,傳送帶與皮帶輪間、傳送帶與小物體間不會打滑.當(dāng)m可被水平拋出時,

(1)A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)n最少是多少?
(2)若A輪有上述的最小轉(zhuǎn)速,且其最高點距地面高度為h,求小物體落地的速度方向(用反三角函數(shù)表示)

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(12分)如圖所示,跳臺滑雪運動中,運動員經(jīng)過一段加速滑行后從O點水平飛出,經(jīng)過t=3.0s落到斜坡上的A點,已知O點是斜坡的起點,斜坡與水平面的夾角為θ=37°,運動員的質(zhì)量為m=50kg,不計空氣阻力,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2,求:

⑴A點與O點間的距離L;
⑵運動員離開O點時的速率v0
⑶運動員落到A點時的速度v。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

如圖所示:輕彈簧一端連于固定點O,可在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動;另一端連接一帶電小球P,其質(zhì)量kg,電荷量q=0.2C。將彈簧保持原長拉至水平后,以初速度豎直向下射出小球P,小球P到達(dá)O點的正下方點時速度恰好水平,其大小v=15m/s。若、相距R=1.5m,小球P在點與另一由細(xì)繩懸掛的、不帶電的、質(zhì)量kg的靜止絕緣小球N相碰。碰后瞬間,小球P脫離彈簧,小球N脫離細(xì)繩,同時在空間加上豎直向上的勻強(qiáng)電場E和垂直于紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=lT的勻強(qiáng)磁場。此后,小球P在豎直平面內(nèi)做半徑r=0.5m的勻速圓周運動。小球P、N均可視為質(zhì)點,小球P的電荷量保持不變,不計空氣阻力,取。則。

(1)判斷小球P所帶電性,并說明理由。
(2)彈簧從水平擺至豎直位置的過程中,其彈性勢能變化了多少?
(3)請通過計算并比較相關(guān)物理量,判斷小球P、N碰撞后能否在某一時刻具有相同的速度。

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(10分)《憤怒的小鳥》是一款時下非常流行的游戲,故事也相當(dāng)有趣,如圖甲,為了報復(fù)偷走鳥蛋的肥豬們,鳥兒以自己的身體為武器,如炮彈般彈射出去攻擊肥豬們的堡壘.某班的同學(xué)們根據(jù)自己所學(xué)的物理知識進(jìn)行假設(shè):小鳥被彈弓沿水平方向彈出,如圖乙所示,其中h1=0.8m,l1=2m,h2=2.4m,l2=1m,請回答下面兩位同學(xué)提出的問題(取g=10m/s2):

(1)A同學(xué)問:如圖乙所示,小鳥以多大速度水平彈出剛好擦著臺面草地邊緣落在地面上?
(2)B同學(xué)問:如圖乙所示,小鳥飛出能否直接打中肥豬?請用計算結(jié)果進(jìn)行說明.

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科目:高中物理 來源: 題型:計算題

(10分)如圖所示,在離地面h=20m的高處,用一只玩具手槍將一彈丸水平射向?qū)γ娴呢Q直墻壁,子彈正好落在墻角D處,墻角D離槍口的水平距離s=10m。不計空氣阻力,g=10m/s2。求:

(1)彈丸射出時的初速度v0為多少?
(2)如果彈丸射出時速度增大為原來的兩倍(即2v0),則彈丸擊中墻壁的位置離墻角D的距離x是多少?

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科目:高中物理 來源: 題型:單選題

如圖,汽車過橋可近似看做圓周運動,當(dāng)汽車以一定的速度通過拱橋頂點時向心力由重力和支持力的合力提供,關(guān)于兩個力的關(guān)系正確的是

A.N>G  B.N<G C.N=G D.無法確定 

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同步練習(xí)冊答案