问题 问答题

用长为L的轻质细杆拉着质量为m的小球在竖直平面内作圆周运动,小球运动到最高点时,速率等于2

gL
,不计空气阻力,求:

(1)小球在最高点所受力的大小和方向?

(2)小球运动到最低点时的速度大小是多少?

答案

(1)假设小球在最高时,所受杆的弹力方向竖直向下,由牛顿第二定律得

mg+F=m

v2
L
,又v=2
gL

得到F=m

v2
L
-mg=3mg>0,说明弹力的方向竖直向下.

(2)小球从最高点运动到最低点过程中,由机械能守恒定律得

2mgL+

1
2
mv2=
1
2
mv2

代入解得:小球运动到最低点时的速度大小v′=2

2gL

答:(1)小球在最高点所受力的大小3mg,方向竖直向下;

(2)小球运动到最低点时的速度大小为2

2gL

单项选择题
单项选择题