题目内容

如图所示,一直杆长L,质量不计,能绕O点在竖直平面内转动;杆的中点固定有小球B,另一端固定有小球A,两球的质量均为m,开始时细杆处在水平位置,由静止释放.(1)细杆与两个小球在竖直平面内运动时,该系统机械能守恒吗?为什么?

(2)细杆通过竖直位置时,A、B两球的线速度各多少?

(3)对A、B两球来讲,它们在运动过程中机械能各自守恒吗?为什么?

答案:略
解析:

(1)AB两球与细杆组成的系统而言,所受的外力有重力和O点的支持力,运动过程中,O点的支持力不做功,只有重力做功,故系统的机械能守恒.

(2)O点的水平面为零势能面,根据机械能守恒定律有:

由于,因此有:.  ①

AB固定在同一细纤上,故运动的角速度相等,其线速度的关系为  ②

由①、②式解得细杆通过竖直位置时,AB两球的线速度分别为

  ③

(3)在运动过程中,A球机械能的变化量为

  ④

B球的机械能变化量  ⑤

由③、④、⑤得,虽然对AB两球而言,其各自机械能不守恒,A球的机械能增加了0.2mgLB球的机械能减少了0.2mgL(通过细杆相互做功),表明两球与细杆作为一个系统,其机械能守恒.


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