Question

長度為0.5m的輕桿OA，A端有一質量為3.0kg的小球，現使小球以O點為圓心在豎直面內做圓周運動，通過最高點時小球的速率為2. 0m/s，則此時桿對小球的作用力（    ）(g=10m/s²)

A．大小為6.0N

B．大小為24N

C．方向向下的拉力

D．方向向上的支持力

Answer 1

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試題分析：小球在細桿的作用下，在豎直平面內做圓周運動．對最高點受力分析，找出提供向心力的來源，結合已知量可求出最高點小球速率為2m/s時的細桿受到的力．
小球以O點為圓心在豎直平面內作圓周運動，當在最高點小球與細桿無彈力作用時，小球的速度為V₁，則有得：
∵∴小球受到細桿的支持力
小球在O點受力分析：重力與支持力
則
所以細桿受到的拉力，大小為8N．
故選AD．
點評：小球在桿的作用下做圓周運動，在最高點桿給球的作用是由小球的速度確定．因從球不受桿作用時的速度角度突破，比較兩者的速度大小，從而確定桿給球的作用力．同時應用了牛頓第二、三定律．當然還可以假設桿給球的作用力，利用牛頓第二定律列式求解，當求出力是負值時，則說明假設的力與實際的力是方向相反．