如图所示,细杆的一端与小球相连,可绕过O点的水平轴*转动,细杆长0.5m,小球质量为3.0kg,现给小球一初速度使它做圆周运动,若小球通过轨道最低点a处的速度为va=4m/s,通过轨道最高点b处的速度为vb=2m/s,取g=10m/s2,则小球通过最低点和最高点时对细杆作用力的情况是(  )A. a处为拉力,方向竖直向上,大小为126NB. a处为拉力,方向竖直向下,大小为126NC. b处为拉力,方向竖直向下,大小为6ND. b处为压力,方向竖直向下,大小为6N

问题描述:

如图所示,细杆的一端与小球相连,可绕过O点的水平轴*转动,细杆长0.5m,小球质量为3.0kg,现给小球一初速度使它做圆周运动,若小球通过轨道最低点a处的速度为va=4m/s,通过轨道最高点b处的速度为vb=2m/s,取g=10m/s2,则小球通过最低点和最高点时对细杆作用力的情况是(  )
A. a处为拉力,方向竖直向上,大小为126N
B. a处为拉力,方向竖直向下,大小为126N
C. b处为拉力,方向竖直向下,大小为6N
D. b处为压力,方向竖直向下,大小为6N

A、在最低点,杆子一定表现为拉力,有F-mg=m

va2
r
,则F=mg+m
va2
r
=30+3×
16
0.5
N=126N
.小球对杆子的作用力方向向下.故A错误,B正确.
    C、在最高点,有mg+F=m
vb2
r
,则F=m
vb2
r
−mg=3×
4
0.5
−30N=−6N
.所以杆子表现为支持力,球对杆子的作用力方向竖直向下.故C错误,D正确.
故选BD.
答案解析:在最高点和最低点,小球靠重力和杆子作用力的合力提供圆周运动的向心力,根据合力提供向心力判断杆子的作用力的大小和方向.
考试点:牛顿第二定律;向心力.
知识点:解决本题的关键知道杆子既可以表现为拉力,也可以表现为支持力,做圆周运动时,在最高点和最低点,靠重力和杆子的作用力的合力提供圆周运动的向心力.