長l=0.5 m,質(zhì)量可以忽略不計的桿，一端固定于O點，另一端固定有質(zhì)量m=2 kg的小球，小球繞O點做圓周運動，如圖5-6-16所示.當小球通過最高點時，就下列情況討論桿受到外力多大？并說明是拉力還是壓力.

圖5-6-16

(1)在最高點時小球的速度v=1 m/s;

(2)在最高點時小球的速度v=4 m/s.

解析:以小球為研究對象，小球受到重力mg和桿對小球的作用力F1，由于桿對小球的作用力的方向未知，我們不妨先假設(shè)其方向和向心加速度的方向是相同的，均為豎直向下，受力情況如圖所示.以豎直向下為正方向，根據(jù)牛頓第二定律列方程，有mg+F1=.

(1)當小球在最高點的速度v=1 m/s時： .

    上面計算的結(jié)果是負值，表明桿對小球的作用力的方向與假設(shè)的方向相反，應(yīng)是豎直向上的，由此可知小球?qū)U的作用力是豎直向下的，也就是說桿受到的是壓力.

(2)當小球在最高點速度v=4 m/s時：

    .

    上面計算的結(jié)果是正值，表明桿對小球的作用力的方向與假設(shè)的方向相同，是豎直向下的，這樣小球?qū)U的作用力是豎直向上的，即桿受到的是拉力.

答案：(1)壓力，16 N  (2)拉力，44 N

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源：2011年紹興一中高三第一學(xué)期期中考試物理卷 題型：計算題

如圖所示，將傾角θ=30°、表面粗糙的斜面固定在地面上，用一根輕質(zhì)細繩跨過兩個光滑的半徑很小的滑輪連接甲、乙兩物體（均可視為質(zhì)點），把甲物體放在斜面上且細繩與斜面平行，把乙物體懸在空中，并使細繩拉直且偏離豎直方向α=60°。開始時甲、乙均靜止�，F(xiàn)同時釋放甲、乙兩物體，乙物體將在豎直平面內(nèi)往返運動，測得繩長OA為l="0.5" m，當乙物體運動經(jīng)過最高點和最低點時，甲物體在斜面上均恰好未滑動，已知乙物體的質(zhì)量為  m="1" kg，忽略空氣阻力，取重力加速度g="10" m/s2，求：

【小題1】乙物體在豎直平面內(nèi)運動到最低點時的速度大小以及所受的拉力大小
【小題2】甲物體的質(zhì)量以及斜面對甲物體的最大靜摩擦力的大小
【小題3】斜面與甲物體之間的動摩擦因數(shù)μ（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）

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科目：高中物理 來源：2013屆浙江省慈溪中學(xué)高三第一次月考物理試卷（帶解析） 題型：計算題

如圖所示，將傾角θ=30°、表面粗糙的斜面固定在地面上，用一根輕質(zhì)細繩跨過兩個光滑的半徑很小的滑輪連接甲、乙兩物體（均可視為質(zhì)點），把甲物體放在斜面上且細繩與斜面平行，把乙物體懸在空中，并使細繩拉直且偏離豎直方向α=60°。開始時甲、乙均靜止。現(xiàn)同時釋放甲、乙兩物體，乙物體將在豎直平面內(nèi)往返運動，測得繩長OA為l="0.5" m，當乙物體運動經(jīng)過最高點和最低點時，甲物體在斜面上均恰好未滑動，已知乙物體的質(zhì)量為  m="1" kg，忽略空氣阻力，取重力加速度g="10" m/s2，求：

（1）乙物體在豎直平面內(nèi)運動到最低點時的速度大小以及所受的拉力大小
（2）甲物體的質(zhì)量以及斜面對甲物體的最大靜摩擦力的大小
（3）斜面與甲物體之間的動摩擦因數(shù)μ（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力）

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科目：高中物理 來源：2010年江西省高三上學(xué)期第二次段考物理試題 題型：計算題

（10分）如圖所示,將傾角θ=30°、表面粗糙的斜面固定在地面上,用一根輕質(zhì)細繩跨過兩個光滑的半徑很小的滑輪連接甲、乙兩物體（均可視為質(zhì)點）,把甲物體放在斜面上且細繩與斜面平行,把乙物體懸在空中,并使細繩拉直且偏離豎直方向α=60°開始時甲、乙均靜止.現(xiàn)同時釋放甲、乙兩物體,乙物體將在豎直平面內(nèi)往返運動,測得繩長OA 為l=0.5 m,當乙物體運動經(jīng)過最高點和最低點時,  甲物體在斜面上均恰好未滑動,已知乙物體的質(zhì)量為m=1 kg, 忽略空氣阻力,  取重力加速度g=10 m/s2.  求:

（1）乙物體在豎直平面內(nèi)運動到最低點時的速度大小以及所受的拉力大�。ńY(jié)果可用根式表示）.

（2）甲物體的質(zhì)量以及斜面對甲物體的最大靜摩擦力的大小.

（3）斜面與甲物體之間的動摩擦因數(shù)μ（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

 

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，質(zhì)量M = 2 kg的滑塊套在光滑的水平軌道上，質(zhì)量m = 1 kg的小球通過長L = 0.5 m的輕質(zhì)細桿與滑塊上的光滑軸O連接，小球和輕桿可在豎直平面內(nèi)繞O軸自由轉(zhuǎn)動，開始輕桿處于水平狀態(tài)，現(xiàn)給小球一個豎直向上的初速度v0 = 4 m/s，g取10 m/s2．

(1)  若鎖定滑塊，試求小球通過最高點P時對輕桿的作用力大小和方向．

(2)  若解除對滑塊的鎖定，試求小球通過最高點時的速度大�。�

(3)  在滿足 (2) 的條件下，試求小球擊中滑塊右側(cè)軌道位置點與小球起始位置點間的距離．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，質(zhì)量M=2 kg的滑塊套在光滑的水平軌道上，質(zhì)量m=l kg的小球通過長L =0.5 m的輕質(zhì)細桿與滑塊上的光滑軸O連接，小球和輕桿可在豎直平面內(nèi)O軸自由轉(zhuǎn)動，開始輕桿處于水平狀態(tài)，現(xiàn)給小球一個豎直向上的初速度，取。

    (1)若鎖定滑塊．試求小球通過最高點P時對輕桿的作用力大小和方向

(2)在滿足(1)的條件下，小球在最高點P突然離開輕桿沿水平方向飛出，試求小球落到水平軌道位置到軸O的距離

(3)若解除對滑塊的鎖定，小球通過最高點時的速度大小，試求此時滑塊的速度大小

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