2017-2018学年同步备课教科版版必修2 第二章 第8点 圆锥摆模型及其拓展应用
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解析 小球做匀速圆周运动,对其受力分析如图所示,则有mgtan θ=mω2Lsin θ,整理得:Lcos θ=,则两球处于同一高度,故B正确.

2.如图6所示,质量为1 kg的小球用长为0.5 m的细线悬挂在O点,O点距地面竖直距离为1 m,如果使小球绕OO′竖直轴在水平面内做圆周运动,若细线最大承受拉力为12.5 N,(g=10 m/s2)求:

图6

(1)当小球的角速度为多大时,细线将断裂;

(2)线断裂后小球落地点与悬点的水平距离.

答案 (1)5 rad/s (2)0.6 m

解析 (1)当细线承受的拉力恰为最大时,对小球受力分析,如图所示:

竖直方向Tcos θ=mg,

解得θ=37°

向心力F向=mgtan 37°=mω2Lsin 37°

解得ω=5 rad/s.

(2)线断裂后,小球做平抛运动,则其平抛运动的初速度为v0=ωLsin 37°=1.5 m/s

竖直方向:y=h-Lcos 37°=gt2