问题 问答题

如图所示,半径为r,质量不计的圆盘与地面垂直,圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴O,在盘的最右边缘固定一个质量为m的小球A,在O点的正下方离O点r/2处固定一个质量也为m的小球B.放开盘让其自由转动,问:

(1)A球转到最低点时的线速度是多少?

(2)在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是多少?

答案

(1)该系统在自由转动过程中,只有重力做功,机械能守恒.设A球转到最低点时的线速度为VA

B球的速度为VB,则据机械能守恒定律可得:

mgr-

mgr
2
=
m
v2A
2
+
m
v2B
2
               

据圆周运动的知识可知:VA=2VB            

由上述二式可求得VA=

4gr
5

答:A球转到最低点时的线速度为

4gr
5

(2)设在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是θ(如图所示),

则据机械能守恒定律可得:

mgr.cosθ-

mgr(1+sinθ)
2
=0             

求得θ=sin-1

3
5
.   

答:向左偏离竖直方向的最大角度θ=sin-1

3
5

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