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    精英家教网如图所示，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，并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：
    （1）线断开前的瞬间，线的拉力大小．
    （2）如果小球离开桌面时的速度方向与右边桌边的夹角为60°，桌面高出地面0.8m，求小球飞出后的落地点距桌边的水平距离．
    分析：（1）球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动，由线的拉力提供向心力，根据牛顿第二定律分别对开始时和断开前列方程，结合条件：线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N，求解线的拉力．
    （2）小球离开桌面时做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，由高度求出时间．由牛顿第二定律求出线断开前球的速度大小，即为平抛运动的初速度，再求出平抛运动的水平距离．由几何关系求出小球飞出后的落地点距桌边的水平距离．
    解答：解：
    （1）设开始时角速度为ω0，向心力是F0，线断开的瞬间，角速度为ω，线的拉力是F．则ω=3ω0
      由  F0=mω02R        ①
          F=mω2R         ②
    由①②得
    F
    F0
    =
    ω2
    ω
    2
    0
    =
    9
    1
    ③
    又因为F=F0+40N        ④
    由③④得F=45N．
    （2）设线断开时小球的速度为v，桌面高度为h，落地点与飞出桌面点的水平距离为s．
    t=
    2h
    g
    =0.4s
    由F=
    mv2
    R

    得v=
    FR
    m
    =
    45×0.1
    0.18
    m/s=5m/s
    平抛运动的水平距离s=vt=2m．
    则落地点到桌边的水平距离为l=ssin60°=1.73m．
    答：（1）线断开前的瞬间，线的拉力大小为45N．
       （2）小球飞出后的落地点距桌边的水平距离为1.73m．
    点评：对于匀速圆周运动动力学问题，关键是确定向心力的来源．平抛运动采用运动的分解进行处理．
    练习册系列答案
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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，一根长0.1m的细线，一端系着一个质量为0.18kg的小球，使小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，且线断开前的瞬间线的拉力比开始时大40N，g取10m/s2，求：
    （1）线断开前的瞬间，线的拉力大小
    （2）线断开的瞬间，小球运动的速度大小
    （3）若小球最终从桌边AB离开桌面，且离开桌面时，速度方向与桌边AB的夹角为60°，桌面高出地面0.8m，求小球飞出后的落地点距桌边AB的水平距离．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    （2009?湘潭一模）如图所示，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作匀速圆周运动，使小球的转速很缓慢地增加，当小球的角速度增加到50rad/s时，细线断开，（g取10m/s2）求：
    （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距桌边的水平距离．

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，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，使小球在光滑的水平桌面上做匀速圆周运动．当小球的转速改为原来的3倍时，细线将恰好会断开，线断开前的瞬间，小球受到的拉力比原来的拉力大40N，求：
    （1）线断开前的瞬间，线受到的拉力大小？
    （2）线断开的瞬间，小球运动的线速度？
    （3）如果小球离开桌面时，速度方向与桌边缘的夹角为60°，桌面高出地面0.8m，求小球飞出后的落地点距桌边缘的水平距离？（取g=10m/s2）

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    科目：高中物理 来源： 题型：

    如图所示，一根长0.1m的细线，一端系着一个质量是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，当小球的转速增加到原转速的3倍时，细线断裂，这时测得断前瞬间线的拉力比原来大40N，求：
    （1）线断裂的瞬间，线的拉力为多大；
    （2）这时小球运动的线速度为多大；
    （3）如果桌面高出地面0.8m，线断后小球飞出去落在离桌面的水平距离为多少的地方？（g取10m/s2）

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