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如图所示,离地面高5.45m的O处用不可伸长的细线挂一质量为0.4kg的爆竹(火药质量忽略不计),线长0.45m.把爆竹拉起使细线水平,点燃导火线后将爆竹无初速度释放,爆竹刚好到达最低点B时炸成质量相等的两块,一块朝相反方向水平抛出,落到地面A处,抛出的水平距离为x=5m.另一块仍系在细线上继续做圆周运动通过最高点C.

空气阻力忽略不计,取g=10m/s2.求:

(1)爆炸瞬间反向抛出那一块的水平速度v1

(2)继续做圆周运动的那一块通过最高点时细线的拉力T

答案

(1) v1=5m/s

(2)T=43.78N


解析:

设爆竹总质量为2m,刚好到达B时的速度为v,爆炸后抛出那一块的水平速度为v1,做圆周运动的那一块初速度为v2

    (1)平抛运动的那一块:

    …①…(2分)

    …②  …(2分)

    由①②及H=5m,x=5m   得:v1=5m/s  …③…(1分)

(2)D到B机械能守恒:

    …④…(2分)

    爆竹爆炸,动量守恒:   

    …⑤…(2分)

    由③④⑤及L=0.45m得:v2=11m/s…⑥…(1分)

    设向上做圆周运动的那一块通过最高点时速度为vC,由机械能守恒可得:

    …⑦…(2分)

    设最高点时线的拉力为T,由牛顿运动定律得:…⑧…(2分)

    由⑥⑦⑧得:T=43.78N…⑨…(2分)

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