用轻质尼龙线系一个质量为 0.25kg 的钢球在竖直面内旋转.已知线长为 1.0m,若钢球恰能通过最高点,则球转到最低点时线受到的拉力是 N;若将线换成质量可以忽略的轻杆,为了使球恰能通过最高点,此杆的最大承受力至少应为 N.
【答案】
分析:(1)钢球恰能通过最高点,此时重力提供向心力,求出最高点速度,从最高点到最低点的过程运动动能定理求出最低点的速度,根据向心力公式即可求得拉力;
(2)若换成杆子,球恰能通过最高点时速度等于零,最低点杆子承受的力最大,从最高点到最低点的过程运动动能定理求出最低点的速度,根据向心力公式即可求得拉力;
解答:解:(1)钢球恰能通过最高点,此时重力提供向心力,则有:
①
从最高点到最低点的过程运动由动能定理得:
②
在最低点有:
F-mg=
③
由①②③代入数据得:F=15N
(2)若换成杆子,球恰能通过最高点时速度等于零,
从最高点到最低点的过程由动能定理得:
④
在最低点有:
⑤
由④⑤代入数据得:
F
m=12.5N
故答案为:15;12.5
点评:本题主要考查了圆周运动向心力公式及动能定理得直接应用,注意绳子和杆子的区别,难度适中.