Question

17．如圖所示，長(zhǎng)1m的輕質(zhì)細(xì)桿，一端固定有一個(gè)質(zhì)量為2kg的小球，另一端由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，使桿繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球的速率為3m/s．取g=10m/s²，下列說法正確的是（　　）

• A． 小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是18N
• B． 小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的壓力大小是2N
• C． 小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是18N
• D． 小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對(duì)桿的拉力大小是38N

Answer 1

分析 小球通過最高點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)，由重力和桿對(duì)小球的作用力的合力提供向心力，以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，根據(jù)牛頓第二定律求解．

解答 解：AB、設(shè)小球通過最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)小球的作用力方向向下，大小為F．根據(jù)牛頓第二定律得：
  mg+F=m$\frac{{v}^{2}}{L}$
則得：F=m（$\frac{{v}^{2}}{L}$-g）=2×（$\frac{{3}^{3}}{1}$-10）N=-2N，負(fù)號(hào)表示桿對(duì)小球的作用力方向向上，故桿對(duì)小球施加向上的支持力，對(duì)桿的壓力向下，大小是2N．故A錯(cuò)誤，B正確；
CD、小球通過最低點(diǎn)時(shí)桿對(duì)小球的作用力方向向上，大小為F．根據(jù)牛頓第二定律得：
  F-mg=m$\frac{{v}^{2}}{L}$
則得：F=m（$\frac{{v}^{2}}{L}$+g）=2×（$\frac{{3}^{2}}{1}$+10）N=18N，對(duì)小球的作用力方向向上，故對(duì)桿施加向下的拉力，大小是18N．故C錯(cuò)誤，D正確；
故選：BD

點(diǎn)評(píng) 解決圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問題，關(guān)鍵分析物體受力，確定向心力的來源，再運(yùn)用牛頓第二定律求解．