如圖所示,小球a的質(zhì)量為M,被一根長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.5m的可繞O軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輕質(zhì)細(xì)桿固定在其端點(diǎn),同時(shí)又通過(guò)繩跨過(guò)光滑定滑輪與另一個(gè)小球b相連,整個(gè)裝置平衡時(shí)桿和繩與豎直方向的夾角均為30°.若將小球a拉水平位置(桿呈水平狀態(tài))開始釋放,不計(jì)摩擦,重力加速度g取10m/s2,豎直繩足夠長(zhǎng),求當(dāng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置時(shí),小球b的速度大。
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設(shè)小球b的質(zhì)量為m,當(dāng)M球處于平衡狀態(tài)時(shí)T1sin300-T2sin300=0
T1cos300+T2cos300-Mg=0
又T1=mg
解得M=
3
m

當(dāng)a球轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí),a球下落高度為L(zhǎng),繩與豎直方面成45°角,b球上升的高度為h=
2
L  
設(shè)此時(shí)a球、b球的速度分別為va,vb
va=
2
vb

在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,由機(jī)械能守恒.
MgL-mg
2
L=
1
2
M
v3a
+
1
2
m
v2b

由以上3式得出b球的速度
vb=
2(
3
-
2
)
(2
3
+1)
gL
=0.84m/s

答:小球b的速度為0.84m/s.
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(2012?黃埔區(qū)模擬)如圖所示,小球a的質(zhì)量為M,被一根長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.5m的可繞O軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)的輕質(zhì)細(xì)桿固定在其端點(diǎn),同時(shí)又通過(guò)繩跨過(guò)光滑定滑輪與另一個(gè)小球b相連,整個(gè)裝置平衡時(shí)桿和繩與豎直方向的夾角均為30°.若將小球a拉水平位置(桿呈水平狀態(tài))開始釋放,不計(jì)摩擦,重力加速度g取10m/s2,豎直繩足夠長(zhǎng),求當(dāng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置時(shí),小球b的速度大。

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(1)求小球a的質(zhì)量M等于多少kg?
(2)若將小球a拉水平位置(桿呈水平狀態(tài))開始釋放,不計(jì)摩擦,重力加速度g取10m/s2,豎直繩足夠長(zhǎng),求當(dāng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)到豎直位置時(shí),小球b的速度大。

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