如图4所示,细杆的一端与小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动,细杆长0.5m,小球质量为3.0kg,现给小球一初速度使它做圆周运动,若小球通过轨道最低点a处的速
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如图4所示,细杆的一端与小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动,细杆长0.5m,小球质量为3.0kg,现给小球一初速度使它做圆周运动,若小球通过轨道最低点a处的速
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如图4所示,细杆的一端与小球相连,可绕过O点的水平轴自由转动,细杆长0.5m,小球质量为3.0kg,现给小球一初速度使它做圆周运动,若小球通过轨道最低点a处的速度为va=4m/s,通过轨道最高点b处的速度为vb=1m/s,g取10m/s2,则杆对小球作用力的情况
①.最高点b处为拉力,大小为24N
②.最高点b处为支持力,大小为24N
③.最低点a处为拉力,大小为126N
④.最低点a处为压力,大小为126N
A.①③
B.①④
C.②③
D.②④
答案
C
解析
在最高点和最低点,小球靠重力和杆子作用力的合力提供圆周运动的向心力,根据合力提供向心力判断杆子的作用力的大小和方向.
解:在最高点,假设杆对小球作用力表现为拉力,根据牛顿第二定律,有mg+F=m
,则F=m
-mg=-24N.所以杆子表现为支持力,大小为24N.
在最低点,杆子一定表现为拉力,根据牛顿第二定律,有F-mg=m
,则F=m
+mg=126N所以杆子变现为拉力,大小为126N.
点评:解决本题的关键知道杆子既可以表现为拉力,也可以表现为支持力,做圆周运动时,在最高点和最低点,靠重力和杆子的作用力的合力提供圆周运动的向心力.
举一反三
关于曲线运动中,下列说法正确的是 ( )
A.加速度方向一定不变
B.加速度方向和速度方向始终保持垂直
C.不论加速度大小变与不变,只要加速度与初速度不共线就一定做曲线运动
D.加速度方向总是指向圆形轨迹的圆心
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如图,在同一水平高度上有A、B两物体,质量分别为m、M。A从图示位置开始以角速度ω绕O点在竖直平面内沿顺时针方向作匀速圆周运动,轨道半径为R。同时B物体在恒力F作用下,由静止开始在光滑水平面上沿x轴正方向做直线运动,求:
(1)A物体运动到什么位置时,它的速度方向可能B物体相同?
(2)要使两物体的速度相同,作用在B物体上的力F应多大?
(3)当两物体速度相同时,B物体的最小位移为多少?
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用长L1=4m和长为L2=3m的两根细线,拴一质量m=2kg的小球A,L1和L2的另两端点分别系在一竖直杆的O1,O2处,已知O1O2=5m如下图(g=10m·s-2)
(1)当竖直杆以的角速度ω匀速转动时,O2A线刚好伸直且不受拉力.求此时角速度ω1.
(2)当O1A线所受力为100N时,求此时的角速度ω2.
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某飞行员的质量为m,驾驶飞机在竖直面内以速度V做匀速圆周运动,圆的半径为R,在圆周的最高点和最低点比较,飞行员对坐椅的压力最低点比最高点大(设飞行员始终垂直坐椅的表面) ( )
A.mg
B.2mg
C.mg+
D.
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物体做匀速圆周运动时,以下说法中正确的是
A.必须受到恒力的作用
B.物体所受合力大小不变,方向不断改变
C.向心加速度总是与向心力的方向相同,指向圆心且大小不变
D.向心加速度与线速度成正比
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