Question

有一根长为0.4m的杆，一端束缚着一个质量为0.5Kg的小球，并绕杆的另一端以2rad/S的角速度在竖直平面内做匀速圆周运动，则小球在最低点和最高点对杆的作用力分别为（　　）

• A、5.8N方向竖直向上；4.2N竖直向下
• B、5.8N方向竖直向上；4.2N竖直向上
• C、5.8N方向竖直向下；4.2N竖直向下
• D、5.8N方向竖直向下；4.2N竖直向上

Answer 1

分析：在最低点，小球靠拉力和重力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出拉力的大小，在最低点，小球靠重力和杆子作用力的合力提供向心力，结合牛顿第二定律求出杆子的作用力大小和方向．

解答：解：在最低点，根据牛顿第二定律得，F1-mg=mrω2，解得F1=mg+mrω2=5+0.5×0.4×4N=5.8N，杆子对小球的作用力方向竖直向上，则小球对杆子的作用力方向竖直向下．
在最高点，根据牛顿第二定律得，mg-F2=mrω2，解得F2=mg-mrω2=5-0.5×0.4×4N=4.2N，杆子对小球的作用力方向竖直向上，则小球对杆子的作用力方向竖直向下．故C正确，A、B、D错误．
故选：C．

点评：解决本题的关键知道圆周运动向心力的来源，结合牛顿第二定律进行求解，知道杆子可以表现为拉力，也可以表现为支持力．