如图所示,质量m=2kg的小球用长L=1.05m的轻质细绳悬挂在距水平地面高H=6.05m的O点.现将细绳拉直至水平状态
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解题思路:(1)小球从A→B的过程中,绳子的拉力不做功,由动能定理求出小球刚到达B点时的速度.小球运动到B点时的细绳的拉力最大,运用牛顿第二定律和向心力公式求解;

(2)由动能定律可以求出小球的速度;

(3)应用动能定理、平抛运动的规律结合,得到小球落地点距B点的水平距离与L1的关系式,根据数学知识求解.

(1)小球在A→B过程,由动能定理得:mgL=

1

2m

v2B−0,

在B点,由牛顿第二定律得:FB−mg=

m

v2B

L,

解得,最大拉力:FB=3mg=60N;

(2)小球在A→B→C运动过程,

由动能定理得:mgH=

1

2m

v2C−0,

代入数据解得:vC=11m/s;

(3)小球在A→B过程,由动能定理得:mgL1=[1/2]mv2-0,

小球在B→C过程中做平抛运动,

竖直方向:H-L1=[1/2]gt12,水平方向:x1=vt1

解得:x1=

4L1(H−L1),

当L1=H-L1即:L1=[H/2]=[6.05/2]=3.025m时,水平位移最大

答:(1)细绳能承受的最大拉力为60N;

(2)小球落地瞬间速度的大小为11m/s;

(3)当L1=3.025m时小球落地点距B点的水平距离最大.

点评:

本题考点: 动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力.

考点点评: 本题是机械能守恒和牛顿第二定律、向心力和数学知识的综合,理清物理过程,寻找物理规律是关键,难点是运用函数法求解水平位移的最大值.

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