如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,杆上P处固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套一质量m=3kg的滑块A.半径R=0.3m的光滑
◎ 题目
如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,杆上P处固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套一质量m=3kg的滑块A.半径R=0.3m的光滑半圆形轨道竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的正下方,在轨道上套有一质量m=3kg的小球B.用一条不可伸长的柔软细绳,通过定滑轮将两小球连接起来.杆和半圆形轨道在同一竖直面内,滑块和小球均可看作质点,且不计滑轮大小的影响.现给滑块A施加一个水平向右、大小为60N的恒力F,则: (1)求把小球B从地面拉到半圆形轨道顶点C的过程中力F做的功. (2)求小球B运动到C处时所受的向心力的大小. (3)问小球B被拉到离地多高时滑块A与小球B的速度大小相等? |
◎ 答案
(1) 对于F的做功过程,由几何知识有
则力F做的功W=F?(
所以,W=60×(0.5-0.1)=24J. (2)由于B球到达C处时,已无沿绳的分速度,所以此时滑块A的速度为零, 考察两球及绳子组成的系统的能量变化过程,由功能关系,得 W=
代入已知量,得 24=
解得v=
因为向心力公式为F=m
所以,代入已知量,得F=3×
(3)当绳与轨道相切时两球速度相等, 由相似三角形知识,得 |