题目内容

(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.
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
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