解:(1)用繩子拉著小球做圓周運(yùn)動時,繩子的拉力提供小球做圓周運(yùn)動所需的向心力,根據(jù)牛頓第二定律:T=mlω2R
當(dāng)轉(zhuǎn)速提高為原來的3倍時,繩子的拉力增大了40 N,繩子正好被拉斷,則有:T+40=ml(3ω)2R
聯(lián)立以上兩式解得:T=5N,ω=50rad/s
故繩子將要斷裂時小球的線速度為:v=ωlR=50rad/s×0.1 m=5m/s.
(2)故繩斷裂時繩子的拉力為45N.
(3)繩子斷后,小球便以剛才的線速度做勻速直線運(yùn)動,飛離桌面時再做平拋運(yùn)動,根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律列方程:
h=
gt2
x=vt
將實際數(shù)據(jù)代入上面的公式中,得t═0.4s,則x=vt=5×0.4m=2m
故線斷后小球飛出去落點離桌邊的水平距離為x?sin60°=
m.
解析分析:(1)設(shè)原來的角速度為ω,根據(jù)題意,結(jié)合向心力公式列式求解;
(2)根據(jù)第一問的結(jié)論,根據(jù)v=ωR得到第二位的結(jié)果;
(3)小球離開桌面后做平拋運(yùn)動,根據(jù)平拋運(yùn)動的分位移公式列式求解.
點評:本題是圓周運(yùn)動、平拋運(yùn)動的綜合知識的運(yùn)用,關(guān)鍵是根據(jù)向心力公式和平拋運(yùn)動的分位移公式列式求解.