如图所示,质量为m的小球悬挂在长为L的轻细绳下端,在水平面内做匀速圆周运动,绳子与竖直方向成θ角,重

2025-05-10 14:40:19
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回答1:

(1)对小球受力分析如图,设绳子的拉力为F,拉力在竖直方向的分力等于重力,如图所示,则:
F=

mg
cosθ

(2)对小球,小球所受重力和绳子的拉力的合力提供了向心力,由牛顿第二定律得:
mgtanθ=m
v2
R

由几何知识可知,小球的轨道半径:R=Lsinθ
解得:v=sinθ
gL
cosθ

(3)对小球,由动能定理得:
mgL(1-cosθ)-Wf=0-
1
2
mv2
解得:Wf=mgL(1-cosθ+
sin2θ
2cosθ
);
答:(1)绳子的拉力大小为
mg
cosθ

(2)小球运动的线速度大小为sinθ
gL
cosθ

(3)此过程中小球克服空气阻力做的功为mgL(1-cosθ+
sin2θ
2cosθ
).