题目内容

【题目】如图,长为1.25m的竖直光滑直杆固定在地面上,底部套有一个质量为1kg的小环。在恒力F=25N作用下,小环由静止开始向上运动。F与直杆的夹角为37°。(sin37°=0.6cos37°=0.8g10m/s2

(1)求小环与直杆间的弹力大小N

(2)求小环刚脱离直杆时的速度大小v

(3)为使小环不脱离直杆,经过一段时间后撤去恒力,求恒力作用的最长时间t

【答案】115N;(25 m/s;(30.354 s

【解析】

1)小环在运动过程中的受力情况如图所示

在垂直于直杆方向小环受力平衡,则有

N=Fsin37°

代入数据解得

N=15N

2)根据牛顿第二定律有

Fcos37°mg=ma1

代入数据解得

a1=10m/s2

根据速度位移公式有

v2=2a1s

代入数据解得

v=5m/s

3F力撤去后,小环的受力情况如图所示

根据牛顿第二定律有

mg=ma2

解得

a2=g=10m/s2

为使小环不脱离直杆,则有

解得

vm=3.54m/s

恒力作用的最长时间

=0.354s

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