Question

（8分）如圖所示，質量m=0.05kg的小球用一根長度L=0.8m的細繩懸掛在天花板的O點，懸線豎直時小球位于C點。若保持細線張緊，將小球拉到位置A，然后將小球由靜止釋放。已知OA與豎直方向的夾角θ=37°，忽略空氣阻力，重力加速度g取10m/s2。（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：

（1）小球經(jīng)過C點時的動能；

（2）小球運動到C點時受到細繩的拉力大小；

（3）若在O和C之間某位置D有一水平釘子，使得細繩恰好能拉著小球繞D點做圓周運動。求D點與天花板的距離。

 

Answer 1

（1）0.08J；（2）0.7N；（3）0.736m。

【解析】

試題解析：（1）小球由A點到C點，利用機械能守恒可得：mg(L－Lcosθ)=mv2，

故小球經(jīng)過C點時的動能Ek= mg(L－Lcosθ)=0.05×10×0.8（1－0.8）=0.08J；

（2）在C點時，應用牛頓第二定律得：F－mg=m，

故小球運動到C點時受到細繩的拉力大小F=0.7N；

（3）設D點與天花板的距離為R，小球做圓周運動到最上端的速度為v′，

則根據(jù)機械能守恒定律得：mg(L－Lcosθ)= mg×2(L－R)+ mv′2，

再根據(jù)牛頓第二定律得：mg=m，

聯(lián)立以上兩式，解之得R=0.92L=0.736m.

考點：機械能守恒，圓周運動，牛頓第二定律。