题目内容
【题目】如图所示,长度为l的轻绳上端固定在O点,下端系一质量为m的小球(小球的大小可以忽略)。、
(1)在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为,小球保持静止,画出此时小球的受力图,并求力F的大小。
(2)由图示位置无初速度释放小球,求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。
【答案】(1)F=mgtanα(2),方向竖直向上
【解析】
试题(1)为了求出F的大小,我们首先做出小球此时的受力示意图,根据共点力平衡条件求出F;
(2)小球向下摆动的时候只有重力做功,所以用机械能守恒定律可以求出最低点的速度,
在最低点根据合力充当向心力,由牛顿第二定律列出向心力方程,可以求出绳子对小球的拉力.
解:(1)受力图如图所示
根据平衡条件小球受到的拉力大小F=mgtanα
(2)运动中只有重力做功,系统机械能守恒
则通过最低点时,小球的速度大小
根据牛顿第二定律
解得轻绳对小球的拉力,方向竖直向上
答:(1)小球受到的拉力为mgtanα
(2)通过最低点时,小球的速度大为
轻绳对小球的拉力为mg(3﹣2cosα),方向竖直向上.
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