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/pic2/upload/papers/20140825/20140825001519510315.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

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小.
(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=
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:不詳 題型:計算題

如圖所示,排球場的長度為18 m,其網(wǎng)的高度為2 m.運動員站在離網(wǎng)3 m遠的線上,正對網(wǎng)前豎直跳起把球垂直于網(wǎng)水平擊出.(g取10 m/s2)

設(shè)擊球點的高度為2.5 m,問球被水平擊出時的速度v在什么范圍內(nèi)才能使球既不觸網(wǎng)也不出界?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,小物塊位于半徑為的半球頂端,若此時小球的初速為時,物塊對球頂恰無壓力,則以下說法不正確的是:
A.物塊立即離開球面做平拋運動,不再沿圓弧下滑
B.
C.物塊落地點離球頂水平位移
D.物塊落地速度方向和水平地面成

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,某同學(xué)為了找出平拋運動的物體初速度之間的關(guān)系,用一個小球在O點對準前方的一塊豎直放置的擋板,OA在同一高度,小球的水平初速度分別是v1、v2v3,打在擋板上的位置分別是B、C、D,且ABBCCD=1∶3∶5.則v1、v2v3之間的正確關(guān)系是(    )
A.v1v2v3=6∶3∶2
B.v1v2v3=5∶3∶1
C.v1v2v3=3∶2∶1
D.v1v2v3=9∶4∶1

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(10分)一位同學(xué)玩飛鏢游戲,已知飛鏢距圓盤為L,且對準圓盤上邊緣的A點水平拋出,初速度為v0 ,飛鏢拋出的同時,圓盤以垂直盤面且過盤心O點的水平軸勻速轉(zhuǎn)動。若飛鏢恰好擊中A點,空氣阻力忽略不計,重力加速度為g,求:

(1)飛鏢打中A點所需的時間;
(2)圓盤的半徑r;
(3)圓盤轉(zhuǎn)動角速度的可能值。

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

“套圈圈”是小孩和大人都喜愛的一種游戲,游戲規(guī)則是:游戲者站在界外從手中水平拋出一個圓形圈圈,落下后套中前方的物體,所套即所得。如圖所示,小孩站在界外拋出圈圈并套取前方一物體,若大人也拋出圈圈并套取同一物體,則(    )
A.大人站在小孩同樣的位置,以小些的速度拋出圈圈
B.大人站在小孩同樣的位置,以大些的速度拋出圈圈
C.大人退后并下蹲至與小孩等高,以大些的速度拋出圈圈
D.大人退后并下蹲至與小孩等高,以小些的速度拋出圈圈

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,兩個物體以相同大小的初始速度從O點同時分別向x軸正負方向水平拋出,它們的軌跡恰好是拋物線方程,(曲率半徑簡單地理解,在曲線上一點附近與之重合的圓弧的最大半徑)那么以下說法正確的是(   )
A.初始速度為
B.初始速度為
C.O點的曲率半徑為
D.O點的曲率半徑為

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

(12分)風(fēng)洞實驗室能產(chǎn)生大小和方向均可改變的風(fēng)力.如圖所示,在風(fēng)洞實驗室中有足夠大的光滑水平面,在水平面上建立xOy直角坐標系.質(zhì)量m=0.5kg的小球以初速度v0=0.40m/s從O點沿x軸正方向運動,在0~2.0s內(nèi)受到一個沿y軸正方向、大小F1=0.20N的風(fēng)力作用;小球運動2.0s后風(fēng)力方向變?yōu)閥軸負方向、大小變?yōu)镕2=0.10N(圖中未畫出).試求:

(1)2.0s末小球在y方向的速度大小和2.0s內(nèi)運動的位移大小;
(2)風(fēng)力F2作用多長時間,小球的速度變?yōu)榕c初速度相同;

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

將一小球從斜面頂點以初速度v0水平拋出,小球落在斜面上的速度方向與 斜面成α角,如圖所示,若增大v0,小球仍落在斜面上,則角α的變化是
A.增大B.減小C.不變D.無法判定

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同步練習(xí)冊答案