如图所示,有一长为L的细线,细线的一端固定在O点,另一端拴一质量为m的小球,现使小球恰好能在竖直面内做完整的圆周运动.已
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解题思路:(1)物体恰好做通过最高点,即重力充当向心力,由向心力公式可求得最高点的速度; (2)由机械能守恒定律可得出小球在最低点的速度,再由向心力公式可求得细线对小球的拉力; (3)细线断裂后,小球做平抛运动,由平抛运动的规律可得出小球落地点到C的距离.

(1)小球恰好能做完整的圆周运动,则小球通过A点时细线的拉力为零,根据向心力公式有:

mg=m

V2A

L

解得:VA=

gL;

(2)小球从A点运动到B点,由机械能守恒定律有:

2mgL=[1/2]mVB2-[1/2]mVA2
代入VA=

gL;

解得:VB=

5gL

小球在B点时根据牛顿第二定律有:

T-mg=m

V2B

L

代入VB解得:T=6mg

(3)小球运动到B点时细线断裂,小球做平抛运动,有:

竖直方向:1.9L-L=[1/2]gt2

水平方向:x=vBt=

5gL×

1.8L

g=3L

答:(1)小球在最高点的速度为

gL; (2)细线对小球的拉力为6mg; (3)小球落地点到C点的距离3L.

点评:

本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力.

考点点评: 小球在竖直面内圆周运动一般会和机械能守恒或动能定理结合考查,要注意临界值的应用及正确列出机械能的表达式.

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