Question

（7分）如图6所示，质量为m的小球，用不可伸长的线悬于固定点O，线长为l，初始线与铅垂线有一个夹角，初速为0. 在小球开始运动后，线碰到铁钉O₁. 铁钉的方向与小球运动的平面垂直. OO₁=h<l，且已知OO₁与铅垂线夹角为β. 假设碰后小球恰能做圆周运动. 求线与铁钉碰前瞬时与碰后瞬时张力的变化.

Answer 1

假设碰后小球能作圆周运动，运动到最高点的速度可由

（1分）
得出
设初始夹角为α
由机械能守恒得到：   （2分）
              
 
假设碰前瞬时速度为v₁
则：               （1分）

碰前：                   （1分）
                 （1分）
      （1分）
本题考查圆周运动和机械能守恒的综合应用，在最高点恰好通过，说明只有重力提供向心力，可求得最高点速度大小，小球碰后到最高点，绳子的拉力不做功，所以小球机械能守恒，规定最低点为零势面，列方程求解，根据碰前碰后拉力和重力分力提供向心力列式求解