Question

【题目】如图，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大圆环上的质量为m的小环（可视为质点），从大圆环的最高处由静止滑下，重力加速度为g。当小圆环滑到大圆环的最低点时，大圆环对细杆的拉力大小为：

A. 5mgB. Mg+4mgC. Mg+5mgD. Mg+10mg

Answer 1

【答案】C

【解析】

利用机械能守恒、竖直平面内的圆周运动、力的合成、牛顿运动定律求解。

设大环底端处为重力势能零点，大环半径为R，小环在最低点速度为v，由于小环运动过程中只受弹力和重力，弹力和运动方向始终垂直，所以弹力不做功，只有重力做功，所以根据机械能守恒可得：

解得：

当小环到达大环最低点时，分析小环的受力得：

把带入得：

分析大环的受力，大环受到自身重力和小环竖直向下的压力5mg，故大环对轻杆的拉力为：，C符合题意。