一根长为0.4m的细绳,当它受到9N的拉力时会被拉断,现在它的一端拴着一个质量为0.4kg的小球,以另一端为中心,使小球
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解题思路:(1)小球在光滑水平面上做匀速圆周运动,绳子的拉力提供向心力,根据向心力公式即可求解绳子被拉断时小球的角速度,脱离绳子后的小球受力平衡,做匀速直线运动;

(2)小球在竖直平面内做匀速圆周运动,在最高点和最低点都是合外力提供向心力,根据向心力公式即求出绳子的最大拉力,进而求解它经过最低点时能将绳子拉断的最大线速度.

(1)小球在光滑水平面上做匀速圆周运动,绳子的拉力提供向心力,根据向心力公式得:

F=mω2L,当F=9N时,绳子被拉断,此时有:ω=

F

mL=

9

0.4×0.4=7.5rad/s,

脱离绳子后的小球受力平衡,做匀速直线运动;

(2)小球在竖直平面内做匀速圆周运动,在最高点和最低点都是合外力提供向心力,根据向心力公式得:

在最高点,有:T+mg=m

v2

L,

在最低点,有:T′-mg=m

v2

L,

其中T最小值为0,则T′的最大值为:T′max=2mg=8N,

则在最低点有:

T′max-mg=m

v2

L,

解得:v=2m/s

答:(1)绳子被拉断时,小球的角速度为7.5rad/s,脱离绳子后的小球将做匀速直线运动;

(2)若使物体在竖直平面内做匀速圆周运动,当它经过最低点时能将绳子拉断的最大线速度是2m/s.

点评:

本题考点: 向心力;牛顿第二定律.

考点点评: 本题主要考查了向心力公式的直接应用,要求同学们能正确分析向心力的来源,第二问注意,小球在竖直平面内做匀速圆周运动,合外力提供向心力,在最高点和最低点速度大小相等,难度适中.