如图所示,长为2L的轻杆,两端各固定一小球,A球质量为m1,B球质量为m2,过杆的中点O有一水平光滑固定轴,杆可绕轴在竖直平面内转动.当转动到竖直位置且A球在上端,B球在下端时杆的角速度为ω,此时杆对转轴的作用力为零,则A、B两小球的质量之比为( )A. 1:1B. (Lω2+2g):(Lω2-2g)C. (Lω2-g):(Lω2+g)D. (Lω2+g):(Lω2-g)
问题描述:
如图所示,长为2L的轻杆,两端各固定一小球,A球质量为m1,B球质量为m2,过杆的中点O有一水平光滑固定轴,杆可绕轴在竖直平面内转动.当转动到竖直位置且A球在上端,B球在下端时杆的角速度为ω,此时杆对转轴的作用力为零,则A、B两小球的质量之比为( )
A. 1:1
B. (Lω2+2g):(Lω2-2g)
C. (Lω2-g):(Lω2+g)
D. (Lω2+g):(Lω2-g)
答
两球均做圆周运动,合力充当向心力,设杆对球的拉力均为F;
对A球:F+m1g=m1ω2L ①;
对B球:F-m2g=m2ω2L ②;
由①②两式解得,m1:m2=(Lω2+g):(Lω2-g);
故选D.
答案解析:本题中两球均做圆周运动,其合力均充当向心力;杆对转轴的作用力为零时,杆受两球的力二力平衡,故均为拉力!
考试点:向心力;牛顿第二定律.
知识点:本题关键要对两球分别受力分析,找出其向心力来源,根据牛顿第二定律列式求解;由于杆受力平衡,且与转轴间无弹力,故两球对杆均为拉力,且平衡!