高一物理题 谢谢了···要过程

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/02 18:53:55
10.一轻杆固定一质量为m的小球,以另一端O为圆心,使小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动,则 ( AC )
A. 小球过最高点时,杆所受的弹力可以为零.
B. 小球过最高点时起码速度为
C. 小球过最高点时,杆对球的作用力可以与重力相反,
此时重力一定大于 杆对球的作用力 .
D. 小球过最高点时, 杆对球的作用力一定跟小球的重利方

过程

谢谢

首先最高点假设具有速度v,为了让小球作半径为R的圆周运动,需要提供向心力。
定义向心力Fn=mv^2/R。对小球受力分析,受到重力G=mg,不一定受到杆的力,若有,则定义杆的力为T。
先看选项A:小球过最高点时,杆所受的弹力可以为零
的确,此时仅由重力提供向心力。G=mg=Fn=mv^2/R,推得v=(gR)^(1/2),就是v等于根号gR。

接下来讨论:
若小球速度大于(gR)^(1/2),重力不足以提供向心力,这个时候杆对小球有向下的拉力T,方向与重力相同,即竖直向下。
若小球速度正好等于(gR)^(1/2),此时重力提供向心力,无需杆的力参与,即杆对小球没有弹力作用,根据牛三,反作用力为零,杆所受的弹力为零。即选项A所指。
若小球速度小于(gR)^(1/2),重力与杆的支持力(向上,与重力相反)的合力(必须向下,指向圆心)提供向心力,此时也就是说重力必须要大于杆对球的作用力,否则小球受力向圆外或者没有向心力,都无法做圆周运动,且会发生矛盾(轻杆牵着球,长度不变,球此刻却要做匀速直线运动)。这种情况即选项C所指。

只要建立所谓“供需平衡”,圆周运动题目就都可解。
所谓需,就是小球以v做半径R的圆周运动需要多少向心力?(套公式即可Fn=mv^2/R)
所谓供,根据受力情况假设或确定小球受的合力,看看和需要的向心力的关系。相等即可作圆周运动,如果不等,供大于需则近心(椭圆)运动,供小于需则离心(椭圆)运动。
具体题目具体分析~

B.D选项不知所云。既然是错的就不解释咯。

小球在竖直平面内做圆周运动
小球过最高点时,在竖直方向受向下的重力、杆对小球作用力。
二者合力为小球的向心力。
即 mg+F=mv^2/R 注意符号,重力向下,向心力指向圆心,在最高点时向下
当mg=mv^2/R时,小球受杆的弹力为零,所以杆所受的弹力为零

当mg大于mv^2/R时,由式子知,杆对球的作用力向上,重力相反
此时重力=F+mv^2/R

小球通过最高点时,向心力方向指向圆心,即竖直向下,所以可以全