(2014?扬州模拟)如图所示,一不可伸长的轻质细绳,绳长为L,一端固定于O点,另一端系一质量为m的小球,

(2014?扬州模拟)如图所示,一不可伸长的轻质细绳,绳长为L,一端固定于O点,另一端系一质量为m的小球,小球绕O点在竖直平面内做圆周运动(不计空气阻力).(1)若小球通过最高点A时的速度为v,求v的最小值和此时绳对小球拉力F的大小;(2)若小球恰好通过最高点A且悬点距地面的高度h=2L,小球经过B点或D点时绳突然断开,求两种情况下小球从抛出到落地所用时间之差△t;(3)若小球通过最高点A时的速度为v,小球运动到最低点C或最高点A时,绳突然断开,两种情况下小球从抛出到落地水平位移大小相等,试证明O点距离地面高度h与绳长L之间应满足h≥32L.
2026年09月25日 12:01
有1个网友回答
网友(1):

(1)球通过最高点时的速度为v,F+mg=m

v2
l
                      
F=
mv2
l
?mg

当F=0时,速度v最小,最小值为
gl

(2)若小球恰好通过最高点vA=
gl
,根据机械能守恒定律得:
1
2
mvA2=
1
2
mvB2+mgl

解得:vB=vD=
3gl
                                          
从B点、D点小球分别竖直上抛和竖直下抛,则△t=
2vB
g
=
2
3gl
g

(3)小球运动到最高点绳断开后平抛运动时间为t,则
h+l=
1
2
gt2
,x=vt                                         
小球运动到最低点v',绳突然断开后小球做平抛运动时间为t′,则
h-l=
1
2
gt′2
,x′=v′t′
由机械能守恒定律得2mgl+
1
2
mv