在一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量不計(jì)的細(xì)桿中點(diǎn)和末端各連一質(zhì)量為m的小球B和C,如圖所示,桿可以在豎直平面內(nèi)繞固定點(diǎn)A轉(zhuǎn)動(dòng),將桿拉到某位置放開,末端C球擺到最低位置時(shí),桿BC段受到的拉力剛好等于C球重力的2倍.(g=10m/s2)求:
(1)C球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的線速度大。
(2)桿AB段此時(shí)受到的拉力大。
分析:(1)根據(jù)牛頓第二定律與向心力表達(dá)式,即可求解;
(2)對(duì)C球在B點(diǎn)受力分析,依據(jù)牛頓第二定律,并根據(jù)線速度與半徑成正比,可求出結(jié)果.
解答: 解:
(1)C球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí),受力如圖且作圓周運(yùn)動(dòng),
F=TBC-mg
2mg-mg=m
v
2
C
L

C球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的線速度:vC=
gL

(2)C球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí),以B球?yàn)檠芯繉?duì)象,其受圖如圖,
B球圓周運(yùn)動(dòng)的F=TAB-mg-2mg
TAB-3mg=m
v
2
B
L
2

且VB=
vc
2

得AB段此時(shí)受到的拉力TAB=3.5mg
答:(1)C球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的線速度大小
gL
;
(2)桿AB段此時(shí)受到的拉力大小3.5mg.
點(diǎn)評(píng):考查牛頓第二定律在圓周運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用,并讓學(xué)生理解向心力的含義.同時(shí)運(yùn)用輕桿屬于角速度相同這一隱含條件.
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A、B球的速率為
12gL
5
B、B球的機(jī)械能減少了
mgL
5
C、A球的機(jī)械能減少了
mgL
5
D、每個(gè)小球的機(jī)械能都不變

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如圖9-1-22所示,用一根長(zhǎng)為L、質(zhì)量不計(jì)的細(xì)桿與一個(gè)上弧長(zhǎng)為l0、下弧長(zhǎng)為d0的金屬線框的中點(diǎn)連接并懸掛于O點(diǎn),懸點(diǎn)正下方存在一個(gè)上弧長(zhǎng)為2l0、下弧長(zhǎng)為2d0的方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng),且d0?L.先將線框拉開到如圖所示位置,松手后讓線框進(jìn)入磁場(chǎng),忽略空氣阻力和摩擦.下列說(shuō)法正確的是(  )

圖9-1-22

A.金屬線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)?i>a→bcda

B.金屬線框離開磁場(chǎng)時(shí)感應(yīng)電流的方向?yàn)?i>a→dcba

C.金屬線框dc邊進(jìn)入磁場(chǎng)與ab邊離開磁場(chǎng)的速度大小總是相等

D.金屬線框最終將在磁場(chǎng)內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)

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