分析 (1)小球通过最高点时,受重力和杆的支持力作用,杆的支持力和重力和合力提供向心力,根据牛顿第二定律求解速率v.
(2)小球通过最低点时,由杆的拉力和重力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求解拉力F.
解答 解:(1)小球在最高点的受力如图:小球在最高点的向心力由mg和N的合力来提供,由牛顿第二定律得:
mg-N=m$\frac{{v}^{2}}{L}$
据题有:N=$\frac{1}{4}$mg
解得:v=$\frac{\sqrt{3gL}}{2}$
(2)小球在最低点时,杆对小球的拉力为F′,受力如图.同理由牛顿第二定律得:F′-mg=m$\frac{v{′}^{2}}{L}$
又 v′=$\frac{\sqrt{19gL}}{2}$
得:F′=5.75mg
由牛顿第三定律可知,小球对杆的拉力大小为:
F=F′=5.75mg
答:(1)小球通过最高点时的速率v是$\frac{\sqrt{3gL}}{2}$.
(2)小球通过最低点时对杆的拉力大小F是5.75mg.
点评 解答竖直平面内圆周运动的问题,关键通过分析受力,确定向心力的来源,运用牛顿第二定律求解.
科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 3N和4N | B. | 5N和6N | C. | 1N和2N | D. | 5N和2N |
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:填空题
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科目:高中物理 来源: 题型:计算题
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 如果物体做加速运动,F一定对物体做正功 | |
B. | 如果物体做减速运动,F一定对物体做负功 | |
C. | 如果物体做减速运动,F也可能对物体做正功 | |
D. | 如果物体做减速运动,F一定对物体做正功 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 物体的动量不变,其动能一定不变 | |
B. | 物体的动能不变,其动量一定不变 | |
C. | 物体的动量变化,其动能不一定变化 | |
D. | 物体的动能变化,其动量一定变化 |
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | 减小着地时所受冲量 | |
B. | 使动量增量变得更小 | |
C. | 增大人对地面的压强,起到安全作用 | |
D. | 延长与地面的冲击时间,从而减小冲力 |
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