Question

10．如图所示，长0.5m的轻质细杆，其一端固定于O点，另一端固定有质量为1kg的小球．小球在竖直平面内绕O点做圆周运动．已知小球通过最高点时速度大小为2m/s，运动过程中小球所受空气阻力忽略不计，g取10m/s²．关于小球通过最高点时杆对小球的作用力，下列说法中正确的是（　　）

• A． 杆对小球施加向下的拉力，大小为18N
• B． 杆对小球施加向上的支持力，大小为18N
• C． 杆对小球施加向下的拉力，大小为2N
• D． 杆对小球施加向上的支持力，大小为2N

Answer 1

分析 小球通过最高点时，由重力和杆对小球的作用力的合力提供向心力，以小球为研究对象，根据牛顿第二定律求解．

解答 解：设小球通过最高点时杆对小球的作用力方向向下，大小为F．根据牛顿第二定律得：
mg+F=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
则得：F=m（$\frac{{v}^{2}}{R}$-g）=1×（$\frac{{2}^{2}}{0.5}$-10）N=-2N，负号表示杆对小球的作用力方向向上，故杆对小球施加向上的支持力，大小为2N．
故选：D

点评 解决圆周运动的动力学问题，关键分析物体受力，确定向心力的来源，再运用牛顿第二定律求解．