Question

19．如圖所示，長0.5m的輕質細桿一端O有光滑的固定轉動軸，另一端固定有一個質量為1kg的小球．當桿繞O在豎直平面內作圓周運動．小球通過最高點時速率為2m/s，則此時輕桿的受力情況是（　�。�

• A． 受2N的壓力
• B． 受8N的拉力
• C． 受18N的拉力
• D． 受18N的壓力

Answer 1

分析 小球通過最高點時，由重力和桿對小球的作用力的合力提供向心力，以小球為研究對象，根據牛頓第二定律求解．

解答 解：設小球通過最高點時桿對小球的作用力方向向下，大小為F．根據牛頓第二定律得：
  mg+F=m$\frac{{v}^{2}}{l}$
則得：F=m（$\frac{{v}^{2}}{l}$-g）=1×（$\frac{{2}^{2}}{0.5}$-10）N=-2N，負號表示桿對小球的作用力方向向上，故桿對小球施加向上的支持力，大小為2N．
根據牛頓第三定律可知，輕桿受到小球對它的力是2N的壓力．
故選：A

點評 解決圓周運動的動力學問題，關鍵分析物體受力，確定向心力的來源，再運用牛頓第二定律求解．