题目内容

(08年沈阳二中段考)(11分)如图所示,轻杆长为3L,在杆的A、B两端分别固定质量均为m的球A和球B,杆上距球A为L处的点O装在光滑的水平转动轴上,外界给予系统一定的能量后,杆和球在竖直面内转动。已知球B运动到最高点时,球B对杆恰好无作用力.求:

(1)球B在最高点时,杆对水平轴的作用力大小.

(2)球B转到最低点时,球A和球B对杆的作用力分别是多大?方向如何?

(1)球B在最高点时速度为v0,有

 

   ,得.----------------1分

 

此时球A的速度为,设此时杆对球A的作用力为FA,则

 

   ,----------------1分

 

  根据牛顿第三定律,A球对杆的作用力为.----------------1分

 

(2)设球B在最低点时的速度为,取O点为参考平面,据机械能守恒定律有

 

    

 

解得。----------------3分

 

对A球有----------------1分

 

解得杆对A球的作用力.----------------1分

 

对B球有----------------1分

 

解得杆对B球的作用力.----------------1分

 

据牛顿第三定律可知:A球对杆的作用力大小为0.3mg,方向向上;B对杆的作用力大小为3. 6mg,方向向下.----------------1分

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