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如图所示,轻且不可伸长的细绳悬挂质量为m1=0.5kg 的小圆球,圆球又套在可沿...

如图所示,轻且不可伸长的细绳悬挂质量为m1=0.5kg 的小圆球,圆球又套在可沿水平方向移动的框架槽内,框架槽沿竖直方向,质量为m2=0.2kg.自细绳静止于竖直位置开始,框架在水平恒力F=20N的作用下移至图中所示位置,此时细绳与竖直方向夹角为30°.绳长l=0.2m,不计一切摩擦,取g=10m/s2.求:
(1)此过程中重力对小圆球所做的功;
(2)外力F所做的功;
(3)小圆球在此位置瞬时速度的大小.

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(1)根据上升的高度求出重力对小圆球所做的功. (2)根据恒力做功的公式求出外力F做的功. (3)小球速度在水平方向上分速度等于框架的速度,对小球和框架组成的系统运用动能定理,求出小圆球在此位置的速度大小. 【解析】 (1)小球重力所做功为WG=-mgl(1-cosθ)① 代入数据得WG=-0.13J② (2)外力F做功WF=Flsinθ③ 代入数据得 WF=2J④ (3)将小球和框架槽看作一个系统,则有系统动能定理⑤ 其中vx为小球此时的速度,v为框架槽此时的速度. 由运动的分解得:⑥ 联立求解,代入数据得:vx=2.39m/s⑦ 答:(1)此过程中重力对小圆球所做的功为-0.13J. (2)外力F所做的功为2J. (3)小圆球在此位置瞬时速度的大小为2.39m/s.
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实验次序1234
x/cm2.003.004.005.00
s/cm10.2015.1420.1025.30


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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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