Question

19．如图所示，长0.5m的轻质细杆一端O有光滑的固定转动轴，另一端固定有一个质量为1kg的小球．当杆绕O在竖直平面内作圆周运动．小球通过最高点时速率为2m/s，则此时轻杆的受力情况是（　　）

• A． 受2N的压力
• B． 受8N的拉力
• C． 受18N的拉力
• D． 受18N的压力

Answer 1

分析 小球通过最高点时，由重力和杆对小球的作用力的合力提供向心力，以小球为研究对象，根据牛顿第二定律求解．

解答 解：设小球通过最高点时杆对小球的作用力方向向下，大小为F．根据牛顿第二定律得：
  mg+F=m$\frac{{v}^{2}}{l}$
则得：F=m（$\frac{{v}^{2}}{l}$-g）=1×（$\frac{{2}^{2}}{0.5}$-10）N=-2N，负号表示杆对小球的作用力方向向上，故杆对小球施加向上的支持力，大小为2N．
根据牛顿第三定律可知，轻杆受到小球对它的力是2N的压力．
故选：A

点评 解决圆周运动的动力学问题，关键分析物体受力，确定向心力的来源，再运用牛顿第二定律求解．