题目内容


如图所示,在光滑斜面上O点固定长度为l的轻细绳的一端,轻绳的另一端连接一质量为m的小球A,斜面r的倾角为。现把轻绳拉成水平线HH’上,然后给小球一沿斜面向下且与轻绳垂直的初速度。若小球能保持在斜面内作圆周运动。取重力加速度g=10 m/s。试求:

(1)倾角的值应在什么范围?

(2)若把细线换成一轻质细杆,倾角的范围又如何?


解答:令小球在圆周运动最高点时速度大小为v,根据机械能守恒定律列出:

            ①   (3分)

 令最高点时细线对小球的拉力为F,满足: 

             ② (3分)

小球能保持在斜面内作圆周运动则必须满足:

              ③  (2分)

由①-③解得:。(2分)

(2)若把细线换成轻质杆,则小球在最高点速度满足:

               ④  (2分)

由于最高点时,细杆对小球作用力可以等于,因而,最高点速度v满足:

               ⑤  (2分)

解得:。(2分)


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