Question

如圖所示，光滑的直角細(xì)桿AOB固定在豎直平面內(nèi)，OA桿水平，OB桿豎直．有兩個(gè)質(zhì)量相等均為0.3kg的小球a與b分別穿在OA、OB桿上，兩球用一輕繩連接，輕繩長L=25cm．兩球在水平拉力F作用下目前處于靜止?fàn)顟B(tài)，繩與OB桿的夾角θ=53°（sin37°=0.6，cos37°=0.8，sin53°=0.8，cos53°=0.6），求：
（1）此時(shí)細(xì)繩對(duì)小球b的拉力大小，水平拉力F的大�。�
（2）現(xiàn)突然撤去拉力F，兩球從靜止開始運(yùn)動(dòng)，設(shè)OB桿足夠長，運(yùn)動(dòng)過程中細(xì)繩始終繃緊，則當(dāng)θ=37°時(shí)，小球b的速度大�。�

Answer 1

（1）以小球b為研究對(duì)象，設(shè)繩子拉力為T，由小球b受力平衡得：
Tcos53°=m_bg
則得 T=

mbg

cos53°

°=

0.3×10

0.6

N=5N
對(duì)小球a和小球b整體考慮，拉力F等于OB桿對(duì)b球的彈力
所以F=m_bgtan53°=0.3×10×

4

3

N=4N；
（2）對(duì)小球a和b整體用機(jī)械能守恒定律，有
m_bg（Lcos37°-Lcos53°）=

1

2

m_bv_b²+

1

2

m_av_a²
同時(shí)，小球a和b的速度滿足
v_bcos37°=v_asin37°
兩式聯(lián)立，解得：v_b=0.6m/s；
答：
（1）此時(shí)細(xì)繩對(duì)小球b的拉力大小是5N，水平拉力F的大小是4N；
（2）現(xiàn)突然撤去拉力F，兩球從靜止開始運(yùn)動(dòng)，設(shè)OB桿足夠長，運(yùn)動(dòng)過程中細(xì)繩始終繃緊，當(dāng)θ=37°時(shí)，小球b的速度大小是0.6m/s．