题目内容
【题目】如图所示,竖直平面内固定一半径为R的光滑半圆环,圆心在O点。质量均为m的A、B两小球套在圆环上,用不可形变的轻杆连接,开始时球A与圆心O等高,球B在圆心O的正下方。轻杆对小球的作用力沿杆方向。
(1)对球B施加水平向左的力F,使A、B两小球静止在图示位置,求力的大小F;
(2)由图示位置静止释放A、B两小球,求此后运动过程中A球的最大速度v;
(3)由图示位置静止释放A、B两小球,求释放瞬间B球的加速度大小a。
【答案】(1)mg;(2);(3)
【解析】
(1)设圆环对球的弹力为,轻杆对球的弹力为,对、和轻杆整体,根据平衡条件有
对球有
解得
(2)当轻杆运动至水平时,、球速度最大且均为,由机械能守恒有
解得
(3)在初始位置释放瞬间,、速度为零,加速度都沿圆环切线方向,大小均为,
设此时杆的弹力,根据牛顿第二定律
对球有
对球有
解得
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