10分)如图6所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量为0.18kg的小球,拉住线的另一端,使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。现使小球的转速很缓慢地增加,当小球的转速增加到开始时转速的3倍时,细线断开,线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N。求:(重力加速度g=10m/s2)
(1)线断开前的瞬间,线的拉力大小。
(2)线断开的瞬间,小球运动的线速度大小。
(3)如果小球离开桌面时,速度方向与桌边的夹角为60°,桌面高出地面0.8m,求小球飞出后的落地点垂直到桌边的水平距离。
10分)如图6所示,一根长0.1m的细线,一端系着一个质量为0.18kg的小球,拉住线的另一端,使球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动。现使小球的转速很缓慢地增加,当小球的转速增加到开始时转速的3倍时,细线断开,线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N。求:(重力加速度g=10m/s2)
(1)线断开前的瞬间,线的拉力大小。
(2)线断开的瞬间,小球运动的线速度大小。
(3)如果小球离开桌面时,速度方向与桌边的夹角为60°,桌面高出地面0.8m,求小球飞出后的落地点垂直到桌边的水平距离。
(1)45N
(2)5m/s
(3)1.73m
(1)设开始时角速度为,线的拉力为
,线断开的瞬间,角速度为
,线的拉力是
.线对小球的拉力提供小球做圆周运动的向心力,则
①
②
由①②可得 ③
又=
+40 N ④
由③④解得=45N
(2)设线断开时小球的速度为υ,由=mυ2/R得
(3)设桌面高度为h,落地点与飞出桌面点的水平距离为s,则
落地点到桌边的水平距离为