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如图所示,长为R的轻质杆(质量不计),一端系一质量为m的小球(球大小不计),绕杆的另一端O在竖直平面内做匀速圆周运动,若小球最低点时,杆对球的拉力大小为1.5mg,求:
①小球最低点时的线速度大小?
②小球以多大的线速度运动,通过最高处时杆对球不施力?
分析:(1)小球通过最低点时,由重力和杆的拉力提供向心力,根据向心力公式在最低点列方程可正确求解;
(2)根据最高点重力提供向心力可正确解答.
解答:解:(1)在最低点由牛顿第二定律得:FT-mg=m
v
2
1
R

而且:FT=1.5mg
联立解得:v1=
gR
2

故小球最低点时的线速度大小为:v1=
gR
2

(2)在最高点,只有重力提供向心力:mg=m
v
2
2
R

解得:v2=
gR

所以当小球以v2=
gR
的速度通过最高点时杆对球无作用力.
点评:本题是圆周运动动力学问题,关键是分析物体的受力情况,确定向心力的来源,然后根据向心力公式列方程求解.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,长为R的轻绳,上端固定在O点,下端连一小球.小球接近地面,处于静止状态.现给小球一沿水平方向的初速度v0,小球开始在竖直平面内做圆周运动.设小球到达最高点时绳突然断开.已知小球最后落在离小球最初位置2R的地面上.求:
(1)小球在最高点的速度v;
(2)小球的初速度v0
(3)小球在最低点时球对绳的拉力;
(4)如果细绳转过60°角时突然断开,则小球上升到最高点时的速度多大?(小球的质量为m,重力加速度为g).

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,长为R的轻绳一端固定于O点,另一端栓一质量为m的小球,把球拉至最高点A,然后以v0=
gR
2
的水平速度推出.计算:(1)绳被拉直时小球的位置;(2)小球经过最低点C时绳对小球的拉力F?(设绳被拉直后小球沿绳方向的分速度变为零)

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,长为R的轻绳,上端固定在O点,下端连一质量为m的小球.小球接近地面,处于静止状态.现给小球一沿水平方向的初速度v0(未知),小球开始在竖直平面内做圆周运动,小球到达最高点时绳突然断开,小球最后落在离小球最初位置2R远的地面上.设重力加速度为g,空气阻力不计,求:
(1)小球在最高点的速率v;
(2)小球在最低点运动时球对绳的拉力;
(3)如果细绳转过60°角时突然断开,则以后小球上升到最高点时的速度多大?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网如图所示,长为R的轻绳,上端固定在O点,下端连接一只小球.小球接近地面,处于静止状态.现给小球一沿水平方向的初速度,小球开始在竖直平面内做圆周运动.设小球到达最高点时绳突然断开,已知小球最后落在离小球最初位置4R的地面上,重力加速度为g.试求:(图中所标 v0的数值未知)
(1)绳突然断开时小球的速度;
(2)小球刚开始运动时,对绳的拉力.

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