EJU 2008 年第 2 回 物理 第 6 题

考点
匀速圆周运动、机械能守恒
领域
力学
难度
中等
标准答案
④

解析摘要

标准解析

最高点张力条件与能量联立

B的圆周半径为 r=ℓ/3r=\ell/3。设到达最高点时速率为w,向心方向向下,重力和绳张力都朝圆心,所以

mg+T=mw2r.mg+T=\frac{mw^2}{r}.

绳只能提供拉力,必须 T≥0T\ge0,因此最低允许 w2=grw^2=gr,而不是w=0。

B由最低点到最高点升高2r,机械能守恒为

12mv2=12mw2+mg(2r).\frac12mv^2=\frac12mw^2+mg(2r).

所以 v2≥5gr=5gℓ/3v^2\ge5gr=5g\ell/3。A碰前速率由下降ℓ得 V2=2gℓV^2=2g\ell,故

vV≥5gℓ/32gℓ=56.\frac vV\ge\sqrt{\frac{5g\ell/3}{2g\ell}}=\sqrt{\frac56}.

这里质量比决定实际碰后速度能否满足条件,但题目问的是速度比阈值,本身不含质量。

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