如圖所示,擺球的質(zhì)量為m從偏離水平方向θ=30°的位置由靜止釋放,求小球運(yùn)動到最低點(diǎn)A時(shí)繩子受到的拉力是多大?

答案:3.5mg
解析:

  分析:小球的運(yùn)動過程分以下幾段:從開始到繩拉直,只受重力作用,物體做自由落體運(yùn)動;拉直繩的瞬間,小球的機(jī)械能損失,以后只有沿切線方向的速度;從拉直繩后,物體沿圓周運(yùn)動,這一過程中只有重力做功.如圖所示.

  解:設(shè)懸線長為l,小球被釋放后,先做自由落體運(yùn)動,直到下落高度為h=2lsinθ=l,處于松弛狀態(tài)的細(xì)繩被拉直為止.這時(shí),小球的速度豎直向下,大小為v=  、

  當(dāng)繩剛被拉直時(shí),在繩的沖力作用下,速度v的法向分量vn減為零(相應(yīng)的動能轉(zhuǎn)化為繩的內(nèi)能);小球以切向分量vt=vcos30°,開始做變速圓周運(yùn)動到最低點(diǎn).根據(jù)后一過程中機(jī)械能守恒,有

  


提示:

繩子拉直瞬間,物體將損失機(jī)械能,轉(zhuǎn)化為繩的內(nèi)能,本題中很多同學(xué)錯誤認(rèn)為球的初態(tài)機(jī)械能等于末態(tài)機(jī)械能,原因是忽略了繩拉直的短暫過程有能量損失.因此力學(xué)問題“過程”、“狀態(tài)”是非常重要的,萬萬不可粗心.


練習(xí)冊系列答案
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精英家教網(wǎng)在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中有一個單擺,如圖所示,擺球的質(zhì)量為m,帶電荷量為+q,擺線長為L.當(dāng)擺角α<5°時(shí),從C點(diǎn)由靜止開始釋放,那么在擺動過程中
( 。
A、該單擺的周期T與磁感應(yīng)強(qiáng)度及擺球帶電荷量q有關(guān)B、擺球在最低點(diǎn)時(shí),繩子的張力一定比在C點(diǎn)時(shí)的張力大C、擺球在最低點(diǎn)O的速度不為零,但加速度可能為零D、若不計(jì)空氣阻力,擺球的機(jī)械能仍守恒

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如圖所示,擺球的質(zhì)量為m,半徑為r,帶正電荷,用長為L的細(xì)線把擺球吊在懸點(diǎn)O處做成單擺,在懸點(diǎn)O處固定著另一個正點(diǎn)電荷,則這個單擺的周期為()

A.       

B.

C.大于

D.小于

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A.       

B.

C.大于

D.小于

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如圖所示,單擺擺球的質(zhì)量為m,做簡諧運(yùn)動的周期為T,擺球從最大位移A處由靜止釋放,擺球運(yùn)動到最低點(diǎn)B時(shí)的速度大小為v,不計(jì)空氣阻力,則(    )

A.擺球從A運(yùn)動到B的過程中,重力做的功為mv2

B.擺球從A運(yùn)動到B的過程中,重力做的功的平均功率為

C.擺球運(yùn)動到B時(shí)重力的瞬時(shí)功率為mgv

D.擺球從A運(yùn)動到B的過程中合力的沖量大小為mv

 

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