如图长L=0.5m质量不计的杆下端固定在O点,上端连着球A,球A质量为m=2kg,A绕O在竖直面做圆周运动.(1)若小球A过最高点时速率若为1m/s,求此时球对杆的作用力大小和方向;(2)

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图长L=0.5m质量不计的杆下端固定在O点,上端连着球A,球A质量为m=2kg,A绕O在竖直面做圆周运动.
(1)若小球A过最高点时速率若为1m/s,求此时球对杆的作用力大小和方向;
(2)若小球A过最高点速度为4m/s时,求此时球对杆的作用力大小和方向.
魔方格

◎ 答案

(1)对小球受力分析,受重力、杆的弹力(假设向下),合力提供向心力,根据牛顿第二定律和向心力公式,有
mg+F=m
v2
L

代入数据,解得
F=m
v2
L
-mg=-16N
负号表示此时球对杆的作用力方向与假设的方向相反,即向上,大小为16N;
根据牛顿第三定律,杆对球的弹力和球对杆的弹力方向相反、大小相等;
故此时球对杆有16N的向下的弹力.
(2)再次对小球受力分析,受重力、杆的弹力(假设向下),合力提供向心力,根据牛顿第二定律和向心力公式,有
mg+F=m
v2
L

代入数据,解得
F=m
v2
L
-mg=44N>0,即假设成立,杆对球的弹力向下;
根据牛顿第三定律,杆对球的弹力和球对杆的弹力方向相反、大小相等;
故此时球对杆的作用力向上,大小为44N.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图长L=0.5m质量不计的杆下端固定在O点,上端连着球A,球A质量为m=2kg,A绕O在竖直面做圆周运动.(1)若小球A过最高点时速率若为1m/s,求此时球对杆的作用力大小和方向;(2)…”主要考查了你对  【向心力】,【牛顿第二定律】,【牛顿第三定律】  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。

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