Question

11．如圖所示，細(xì)桿的一端與小球相連，可繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，細(xì)桿長(zhǎng)0.5m，小球質(zhì)量為3.0kg，現(xiàn)給小球一初速度使它做圓周運(yùn)動(dòng)，若小球通過(guò)軌道最低點(diǎn)a處的速度為v_a=4m/s，通過(guò)軌道最高點(diǎn)b處的速度為v_b=2m/s，取g=10m/s₂，則小球通過(guò)最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)對(duì)細(xì)桿作用力的情況是（　�。�

• A． a處為拉力，方向豎直向下，大小為66N
• B． a處為壓力，方向豎直向上，大小為66N
• C． b處為拉力，方向豎直向上，大小為6N
• D． b處為壓力，方向豎直向下，大小為6N

Answer 1

分析 在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，小球靠重力和桿子作用力的合力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)合力提供向心力判斷桿子的作用力的大小和方向．

解答 解：在最低點(diǎn)，桿子一定表現(xiàn)為拉力，有：F-mg=m$\frac{{v}_{a}^{2}}{r}$，
則：F=mg+m$\frac{{v}_{a}^{2}}{r}$=126N，方向向上，根據(jù)牛頓第三定律可知對(duì)桿的作用力向下，大小為126N，故AB錯(cuò)誤；
C、在最高點(diǎn)，有：mg+F=m$\frac{{v}_^{2}}{r}$，
則：F=m$\frac{{v}_^{2}}{r}$-mg=$3×\frac{4}{0.5}$N=6N．所以桿子表現(xiàn)為支持力，方向向上，大小為6N，根據(jù)牛頓第三定律可知對(duì)桿的作用力向下，為壓力，大小為6N，故C錯(cuò)誤，D正確，
故選：D

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道桿子既可以表現(xiàn)為拉力，也可以表現(xiàn)為支持力，做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，靠重力和桿子的作用力的合力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．