有一轻质杆,长l=0.5m;一端固定一质量m=0.5kg的小球,轻杆绕另一端在竖直面内做圆周运动。(1)当小球运动到最高点的速度大小为4m/s时,求小球对杆的作用力;(2)当小球运动
◎ 题目
有一轻质杆,长l=0.5m;一端固定一质量m=0.5kg的小球,轻杆绕另一端在竖直面内做圆周运动。(1)当小球运动到最高点的速度大小为4m/s时,求小球对杆的作用力;(2)当小球运动到最低点时,球受杆的拉力为41N,求此时小球的速度大小。 |
◎ 答案
(1)11.1N (2)6m/s |
◎ 解析
做匀速圆周运动的物体所受合外力做向心力,合外力指向圆心;轻杆上的小球在竖直面内做的是非匀速圆周运动。其合外力并不总指向圆心,只有在运动到最高点或最低点时,合外力才指向圆心,提供向心力。 (1) 当小球运动到最高点时,小球受重力mg,和杆对球的作用力F(设为拉力),合力作向心力。 根据牛顿第二定律: F向="mg+F=m" F="m" -mg=0.5×-0.5×9.8=11.1N F>0说明所设拉力是正确的; 当速度v逐渐减小则所需向心力也将减小,这时杆对球的拉力不断减小。设当速度为大小为v0时,杆对球的拉力为零,此时小球做圆周运动的向心力是重力提供的,即: F向="mg=m" v0= 若小球过最高点速度大小小于v0,此时杆当产生对球的支持力N,仍是重力与支持力的合力向心,提供向心力。 F向="mg-N=m" N="mg-m" 可见小球过最高点时,可出现三种情况: 1)v=v0= 杆对球作用力为零。 2)v>v0= 杆对球作用力为拉力F。 3)v<V0= 杆对球作用力为支持力N。 如果将轻杆改为轻绳,则情况与杆不同,因为绳只对物体产生拉力,那么在竖直面内过最高点的速度不能小于v0= 。 (2) 当小球运动到最低点时,小球受到重力mg、杆对小球的拉力F指向圆心,合力提供向心力。 根据牛顿第二定律: F向="F-mg=m" F=F’=41N |
◎ 知识点
专家分析,试题“有一轻质杆,长l=0.5m;一端固定一质量m=0.5kg的小球,轻杆绕另一端在竖直面内做圆周运动。(1)当小球运动到最高点的速度大小为4m/s时,求小球对杆的作用力;(2)当小球运动…”主要考查了你对 【生活中的其他圆周运动】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。- 最新内容
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上一篇:(1)球的速度大小。(2)当小球经过最低点时速度为,杆对球的作用力大小和球的向心加速度大小。
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