EJU 2017 年第 1 回 物理 第 4 题

考点
匀速圆周运动、机械能守恒
领域
力学
难度
简单
标准答案
③

解析摘要

标准解析

先由高度差确定最低点速率

研究对象取小球。从初始的水平位置到 O 的正下方,小球下降的竖直高度正好是细线长度 ℓ\ell。细线张力始终沿半径方向,而小球在各位置的瞬时位移沿切线方向,因此张力不做功;忽略其他阻力时可用机械能守恒。

  1. 比较初态与最低点的机械能

    初态的动能为 12mv02\frac12 m v_0^2。最低点比初态低 ℓ\ell,重力势能减少 mgℓmg\ell,这部分转化为动能:

    12mv2=12mv02+mgℓ\frac12 mv^2=\frac12 m v_0^2+mg\ell

    。

    因此最低点速率满足 v2=v02+2gℓv^2=v_0^2+2g\ell。

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