用长为L的细杆拉着质量为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2gl,求:杆在最高点所受的力是压力还是拉力?大小是多少?

用长为L的细杆拉着质量为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2gl,求:杆在最高点所受的力是压力还是拉力?大小是多少?

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用长为L的细杆拉着质量为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
,求:杆在最高点所受的力是压力还是拉力?大小是多少?魔方格
答案
小球在最高点所需的向心力Fn=m
v2
l
=4mg
>mg
所以重力不足以提供向心力,杆子表现为拉力.
有F+mg=m
v2
l

解得F=3mg.
故杆在最高点所受的力是拉力,大小为3mg.
举一反三
如图所示,在xOy坐标系第一象限有垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场,在第四象限有垂直于纸面向里、磁感应强度也为B的匀强磁场和沿x轴负方向的匀强电场,y轴上有一P点,一电荷为+q,质量为m的带电粒子以速度v0与y轴成30°角从P点垂直磁场射入,再进入第四象限而做匀速直线运动.不计带电粒子的重力.
(1)作图表示带电粒子的运动轨迹,并求出它在第一象限运动的时间;
(2)求电场强度E;
(3)当带电粒子刚进入第四象限时就撤去匀强磁场,求粒子经过y轴时与原点的距离.魔方格
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如图所示,长为l的轻杆A一端固定一个质量为m的小球B,另一端固定在水平转轴O上,轻杆绕转轴O在竖直平面内匀速转动,角速度为ω.在轻杆与水平方向夹角α从0°增加到90°的过程中,下列说法正确的是(  )
A.小球B受到的合力的方向一定沿着轻杆A
B.小球B受到轻杆A作用力的大小为mω2l
C.小球B受到轻杆A的作用力对小球B不做功
D.小球B受到轻杆A的作用力对小球B做功为mgh+
1
2
mω2l2
魔方格
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如图所示,将长为L的绝缘细线的一端固定定在O点,另一端系一质量为m,带电量为q的带正电的小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆),线和竖直方向的夹角为,重力加速度为g.
(1)求小球圆周运动的速率.
(2)求线的拉力大小.
(3)若某时刻突然加一竖直向上的场强E=mg/q的匀强电场之后,求线的拉力大小.魔方格
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如图所示,具有圆锥形状的回转器(陀螺),半径为R,绕它的轴在光滑的桌面上以角速度ω快速旋转,同时以速度v向左运动,若回转器的轴一直保持竖直,为使回转器从左侧桌子边缘滑出时不会与桌子边缘发生碰撞,v至少应等于(  )
A.R


2g
H
+ωR
B.R


g
2H
+ωR
C.R


2g
H
D.R


g
2H
魔方格
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如图所示,质量为m的小球置于正方体的光滑盒子中,盒子的边长略大于球的直径.某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,巳知重力加速度为g,空气阻力不计,(  )
A.若盒子在最高点时,盒子与小球之间恰好无作用力,则该盒子做勾速圆周运动的周期为2π


R
g
B.若盒子以周期π


R
g
做匀速圆周运动则当盒子运动到图示球心与O点位于同一水平面位置时,小球对盒子左侧面的力为4mg
C.若盒子以角速度2


gR
R
做匀速圆周运动,则当盒子运动到最高点时,小球对盒子的下面的力为3mg
D.盒子从最低点向最髙点做匀速圆周运动的过程中,球处于超重状态;当盒子从最高点向最低点做匀速圆周运动的过程中,球处于失重状态
魔方格
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