Question

5．如圖所示，輕桿長(zhǎng)3L，在桿兩端分別固定質(zhì)量均為m的球A和B，光滑水平轉(zhuǎn)軸穿過(guò)桿上距球A為L(zhǎng)處的O點(diǎn)，外界給系統(tǒng)一定能量后，桿和球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球B恰好無(wú)作用力．忽略空氣阻力．則球B在最高點(diǎn)時(shí)（　�。�

• A． 球B的速度為零
• B． 球A的速度大小為$\sqrt{2gL}$
• C． 水平轉(zhuǎn)軸對(duì)桿的作用力為1.5mg
• D． 水平轉(zhuǎn)軸對(duì)桿的作用力為2.5mg

Answer 1

分析 球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，球B對(duì)桿恰好無(wú)作用力，重力恰好提供向心力，可以求出B的線速度，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，兩球角速度相等，根據(jù)v=ωr求解A球線速度，B球到最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿無(wú)彈力，此時(shí)A球受重力和拉力的合力提供向心力，根據(jù)向心力公式求解水平轉(zhuǎn)軸對(duì)桿的作用力．

解答 解：A、球B運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，球B對(duì)桿恰好無(wú)作用力，即重力恰好提供向心力，有
mg=m$\frac{{v}^{2}}{2L}$
解得
v=$\sqrt{2gL}$①
故A錯(cuò)誤；
B、由于A、B兩球的角速度相等，則球A的速度大小$v′=\frac{\sqrt{2gL}}{2}$，故B錯(cuò)誤；
C、B球到最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿無(wú)彈力，此時(shí)A球受重力和拉力的合力提供向心力，有
F-mg=m$\frac{v{′}^{2}}{L}$
解得：
F=1.5mg
故C正確，D錯(cuò)誤．
故選：C

點(diǎn)評(píng) 本題中兩個(gè)球角速度相等，線速度之比等于轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比，根據(jù)球B對(duì)桿恰好無(wú)作用力，重力恰好提供向心力，求出B的線速度是解題的關(guān)鍵，難度不大，屬于基礎(chǔ)題．