问题
问答题
如图所示，轻且不可伸长的细绳悬挂质量为m1=0.5kg 的小圆球，圆球又套在可沿水平方向移动的框架槽内，框架槽沿竖直方向，质量为m2=0.2kg．自细绳静止于竖直位置开始，框架在水平恒力F=20N的作用下移至图中所示位置，此时细绳与竖直方向夹角为30°．绳长l=0.2m，不计一切摩擦，取g=10m/s2．求：
（1）此过程中重力对小圆球所做的功；
（2）外力F所做的功；
（3）小圆球在此位置瞬时速度的大小．
答案
（1）小球重力所做功为WG=-mgl（1-cosθ）①
代入数据得WG=-0.13J②
（2）外力F做功WF=Flsinθ③
代入数据得 WF=2J④
（3）将小球和框架槽看作一个系统，则有系统动能定理WF+WG=
m11 2
+v 2x
m21 2
⑤v 2
其中vx为小球此时的速度，v为框架槽此时的速度．
由运动的分解得：v=vxcos300⑥
联立求解，代入数据得：vx=2.39m/s⑦
答：（1）此过程中重力对小圆球所做的功为-0.13J．
（2）外力F所做的功为2J．
（3）小圆球在此位置瞬时速度的大小为2.39m/s．