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(14分)如图所示,在两个质量分别为的小球A和B之间用一根长为的轻杆连接。两小球可绕穿过轻杆中心的水平轴无摩擦转动,现让轻杆处于水平位置开始无初速度释放,在杆转至竖直位置时,求:

(1)杆对A、B两球的作用力。

(2)杆对A球和B球分别做功多少?

解析

选取杆所在水平位置作为零势能面,由机械能守恒定律得

A、B两球受杆的限制做角速度相同的圆周运动,故两球速度大小处处相等,即

联立求得转到竖直位置时

(1)对A球在最高处,由牛顿第二定律有

求得

即杆对A球的作用力方向向上(支持力),大小为

对B球在最低处,由牛顿第二定律有

求得

(2)A球由水平转到竖直过程,由动能定理得 

求得 

B球由水平转到竖直过程,由动能定理得    

求得  

练习册系列答案
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如图所示,在两个质量分别为m和2m的小球a和b之间用一根长为2L的轻杆连接(杆的质量可不计).两小球可绕穿过轻杆中心O的水平轴无摩擦转动,现让轻杆处于水平位置,然后无初速度释放,重球b向下,轻球a向上,产生转动,当杆转至竖直位置的过程中,杆对a球和b球分别做功多少?

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如图所示,在两个质量分别为m和2m的小球a和b之间,用一根长为L的轻杆连接,两小球可绕穿过轻杆中心O的水平轴无摩擦转动.现让轻杆处于水平位置后无初速释放,重球b向下、轻球a向上产生转动,在杆转至竖直的过程中(  )

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C.a球和b球的总机械能守恒

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A.b球的重力势能减小,动能增加

B.a球的重力势能增加,动能减小

C.a球和b球的总机械能守恒

D.a球和b球的总机械能不守恒

 

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