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如图所示,让质量m=5.0kg的摆球由图中所示位置A从静止开始下摆,摆至最低点B点时恰好绳被拉断.已知摆线长L=1.6m,悬点O与地面的距离OC=4.0m.若空气阻力不计,摆线被拉断瞬间小球的机械能无损失.求:
(1)摆线所能承受的最大拉力T;
(2)摆球落地时的动能.
分析:(1)由动能定理可以求出摆球由A运动到B时的速度;摆球做圆周运动,在B由牛顿第二定律列方程,可以求出摆线所承受的拉力.
(2)摆线断裂后,摆球做平抛运动,只有重力做功,由动能定理可以求出摆球落地时的动能.
解答:解:(1)设摆球运动到最低点时的速度为v,
以摆球为研究对象,从A到B的过程中,
由动能定理得:mgL(1-cos60°)=
1
2
mv2-0,
摆球做圆周运动,在B点,
由牛顿第二定律得:T-mg=m
v2
L

解得:T=100N,v=4m/s;
(2)从绳子断裂到摆球落地过程中,
由动能定律得:mg(OC-L)=Ek-
1
2
mv2
解得:Ek=160J;
答:(1)摆线所能承受的最大拉力为100N.
(2)摆球落地时的动能为160J.
点评:对物体正确受力分析,明确物体运动过程,应用动能定理即可正确解题.
练习册系列答案
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(10分)如图所示,让质量为m=0.1kg的摆球从图中A位置(OA与竖直方向成60°)由静止开始下摆,正好摆到最低点B位置时线刚好被拉断,之后落到D点,已知C、D两点间的水平距离为3.2m,设摆线长L=1.6 m,B点离地高H=3.2 m,不计断绳时机械能损失,不计空气阻力,g=10 m/s2,求:

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(2) 摆线的最大拉力为多大?   

 

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(1)摆线所能承受的最大拉力T;
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