如图所示,质量m=0.1kg 的小球在细绳的拉力作用下在竖直面内做半径为r=0.2m 的圆周运动,已知小球在最高点的速率为v1=2m/s,g 取10m/s2.求:(1)小球在最高点时所受拉力;(2)小球在最低点时的速率.

问题描述:

如图所示,质量m=0.1kg 的小球在细绳的拉力作用下在竖直面内做半径为r=0.2m 的圆周运动,已知小球在最高点的速率为v1=2m/s,g 取10m/s2.求:

(1)小球在最高点时所受拉力;
(2)小球在最低点时的速率.

(1)在最高点,小球受力如图所示,
由牛顿第二定律得:mg+T1=m

v
2
1
r

解得:T1=1N;
(2)由最高点到最低点过程中,
对小球由动能定理得:mg•2r=
1
2
mv22-
1
2
mv12,
解得:v2=2
3
m/s

答:(1)小球在最高点时所受拉力为1N;
(2)小球在最低点时的速率为2
3
m/s.
答案解析:小球做圆周运动,由牛顿第二定律可以求出拉力,由动能定理可以求出小球的速度.
考试点:动能定理的应用;牛顿第二定律;向心力.

知识点:对小球正确受力分析,应用牛顿第二定律、动能定理即可正确解题.