Question

15．如圖所示，細桿的一端與小球相連，可繞過O點的水平軸自由轉(zhuǎn)動，細桿長0.5m，小球質(zhì)量為3.0kg，現(xiàn)給小球一初速度使它做圓周運動，若小球通過軌道最低點a處的速度為v_a=4m/s，通過軌道最高點b處的速度為v_b=2m/s，取g=10m/s₂，則小球通過最低點和最高點時對細桿作用力的情況是（　　）

• A． a處為拉力，方向豎直向下，大小為66N
• B． a處為壓力，方向豎直向上，大小為126N
• C． b處為拉力，方向豎直向上，大小為6N
• D． b處為壓力，方向豎直向下，大小為6N

Answer 1

分析 在最低點，小球靠拉力和重力的合力提供向心力，結(jié)合牛頓第二定律求出拉力的大�。�在最高點，小球靠重力和桿子作用力的合力提供向心力，結(jié)合牛頓第二定律得出作用力的大小，判斷是拉力還是支持力．

解答 解：A、在a處，根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)-mg=$\frac{{{v}_{a}}^{2}}{L}$，解得F=$mg+m\frac{{{v}_{a}}^{2}}{L}=30+3×\frac{16}{0.5}N$=126N，小球?qū)�桿子表現(xiàn)為拉力，方向豎直向下，故A、B錯誤．
C、在b處，根據(jù)牛頓第二定律得，mg-F=$m\frac{{{v}_}^{2}}{L}$，解得F=$mg-m\frac{{{v}_}^{2}}{L}$=30-$3×\frac{4}{0.5}$N=6N，小球?qū)�桿子表現(xiàn)為壓力，方向豎直向下，故D正確，C錯誤．
故選：D．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道小球做圓周運動在最高點和最低點向心力的來源，結(jié)合牛頓第二定律進行求解，注意在最高點，桿子可以表現(xiàn)為支持力，可以表現(xiàn)為拉力．