题目内容

【题目】如图,一质量为m的小球用一长为L的细线悬挂在空中O点,另一端为B点,在O点正下方某处钉一颗钉子O',整个装置处于某种特殊的空间里,小球始终受到水平向左的力F=mg,现将细线向右水平拉直后从A点无初速度释放,细线碰到钉子后要使小球刚好绕钉子O在竖直平面内做圆周运动,小球的大小忽略不计,求:

(1)小球刚到最低点B点时的速度大小;

(2)OO的距离.

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)初始时刻,

θ=45°

摆球在合力F的作用下沿力的方向做匀加速直线运动,从A点运动到B点,由图可知,AOB为等腰直角三角形,则摆球从AB,由动能定理得

其中

解得

(2) B点处,由于在极短的时间内细线被拉紧,摆球受到细线拉力的作用.法向分量变为零,切向分量为

Q点应满足

在等效重力场中,选B为零势能点,根据能量守恒定律得

联立方程可解得

所以

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