题目内容
(2013上海闸北期末)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)。已知重力加速度为g。
(1)在水平拉力F的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为a,小球处于平衡状态。求力F的大小;
(2)由图示位置无初速释放小球,求当小球第一次通过最低点时的速度及轻绳对小球的拉力(不计空气阻力)。
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答案.(10分)
(1)根据平衡条件,应满足Tcosa=mg,Tsina=F, (2分)
拉力大小F=mgtana; (2分)
(2)运动中只有重力做功,根据机械能守恒:mgl(1-cosa)=
mv2,(2分)
则通过最低点时:小球的速度大小v=
, (1分)
方向水平向左;
根据牛顿第二定律:T-mg
=mv2/l, (1分)
绳子对小球的拉力:T=mg+mv2/l=mg(3-2cosa), (1分)
方向竖直向上。 (两个方向共1分)
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