题目内容
如图所示，长为L的轻绳一端固定在O点，另一端系一小球（可视为质点），小球在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动．已知小球运动过程中轻绳拉力大小FT和竖直方向OP的夹角θ的关系为：FT=b+bcosθ，b为已知的常数，当地重力加速度为g，不计空气阻力，求小球的质量．分析：分别求出当θ=0°和180°时绳子的拉力，再根据向心力公式及动能定理列式即可求解．
解答：解：设小球在圆周的最低点即θ=0°时速度为v1，此时轻绳上拉力FT=2b
由牛顿第二定律得2b-mg=m
小球在圆周的最高点即θ=180°时速度为v2，此时轻绳上拉力FT=0
由牛顿第二定律得mg=m
从最低点到最高点，由机械能守恒得：
mv
=
mv
+2mgL
由以上几式解得m=
．
答：小球的质量为
．
由牛顿第二定律得2b-mg=m
| v12 |
| L |
小球在圆周的最高点即θ=180°时速度为v2，此时轻绳上拉力FT=0
由牛顿第二定律得mg=m
| v12 |
| L |
从最低点到最高点，由机械能守恒得：
| 1 |
| 2 |
2 1 |
| 1 |
| 2 |
2 2 |
由以上几式解得m=
| b |
| 3g |
答：小球的质量为
| b |
| 3g |
点评：本题主要考查了向心力公式及动能定理的应用，要求同学们能找出向心力的来源，难度适中．
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|
| A、小球不能到达P点 | ||
B、小球到达P点时的速度大于
| ||
| C、小球能到达P点，且在P点受到轻杆向下的拉力 | ||
| D、小球能到达P点，且在P点受到轻杆向上的支持力 |