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如图所示 小球a的质量为M 被一根长为L=0.5m的可绕O轴自由转动的轻质细杆固定在其端

时间:2024-06-05 21:09:30

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如图所示 小球a的质量为M 被一根长为L=0.5m的可绕O轴自由转动的轻质细杆固定在其端

问题补充:

如图所示,小球a的质量为M,被一根长为L=0.5m的可绕O轴自由转动的轻质细杆固定在其端点,同时又通过绳跨过光滑定滑轮与另一个小球b相连,O轴与左边定滑轮等高,且它们之间的距离等于轻杆长L,整个装置平衡时杆和绳与竖直方向的夹角均为30°,小球b的质量m为1kg.

(1)求小球a的质量M等于多少kg?

(2)若将小球a拉水平位置(杆呈水平状态)开始释放,不计摩擦,重力加速度g取10m/s2,竖直绳足够长,求当杆转动到竖直位置时,小球b的速度大小.

答案:

解:对小球a受力分析,受重力Mg、细线的拉力(等于mg)、杆的拉力,如图所示

根据平衡条件,有:

T1sin30°=T2sin30°

T1cos30°+T2cos30°-Mg=0

其中:T1=mg=10N

联立解得:T2=10N=17.3N

故M=1.73kg

(2)当a球转到竖直位置时,a球下落高度为L,绳与竖直方面成45°角,b球上升的高度为h=L

设此时a球、b球的速度分别为va,vb

有va=vb

在整个运动过程中,由机械能守恒.

MgL-mg?L=M+m

由以上3式得出b球的速度

vb==0.84m/s

答:(1)小球a的质量M等于1.73kg;

(2)小球b的速度为0.84m/s.

解析分析:(1)小球a受力平衡,根据共点力平衡得出M和m的关系即可;

(2)小球a从水平位置运动到竖直位置,a、b两球组成的系统机械能守恒,a球运动到最低点,a球沿绳子方向上的分速度等于b的速度,根据系统机械能守恒求出小球b的速度.

点评:解决本题的关键知道小球b在沿绳子方向上的分速度等于a的速度,对系统研究,运用机械能守恒定律进行求解.

如图所示 小球a的质量为M 被一根长为L=0.5m的可绕O轴自由转动的轻质细杆固定在其端点 同时又通过绳跨过光滑定滑轮与另一个小球b相连 O轴与左边定滑轮等高 且它们

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