一个质量为m的小球拴在钢绳的一端,另一端施加大小为F1的拉力作用,在水平面上做半径为R1的匀速圆周运动.今将力的大小改变为F2,使小球仍在水平面上做匀速圆周运动,但半径变为R2,小球运动的半径由R1变为R2过程中拉力对小球做的功.
问题描述:
一个质量为m的小球拴在钢绳的一端,另一端施加大小为F1的拉力作用,在水平面上做半径为R1的匀速圆周运动.今将力的大小改变为F2,使小球仍在水平面上做匀速圆周运动,但半径变为R2,小球运动的半径由R1变为R2过程中拉力对小球做的功.
答
小球在水平面上做半径为R1的匀速圆周运动时,有F1=m
v12 R1
解得mv12=F1R1.
小球在水平面上做半径为R2的匀速圆周运动时,有F2=m
v22 R2
解得mv22=F2R2
根据动能定理得,W=
mv22−1 2
mv12=1 2
.
F2R2−F1R1
2
答:小球运动的半径由R1变为R2过程中拉力对小球做的功为
.
F2R2−F1R1
2
答案解析:根据拉力提供向心力求出两次圆周运动的速度,再根据动能定理求出这段过程中拉力做功的大小.
考试点:动能定理;向心力.
知识点:本题考查了动能定理与圆周运动的综合,知道动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动,既适用于恒力做功,也适用于变力做功.