Question

17．如圖所示，O，A，B三點在同一水平直線上，O點有一個固定的水平長釘，A點為一固定點，OA相距L，B處有一小球，用一根長2L的輕繩和A點相連，現(xiàn)給B球一個豎直向下的速度v₀．使它要能擊中A點，求v₀的最小值是多少？

Answer 1

分析 小球從B點向下做圓周運動，運動到水平位置與O處的釘子相碰，碰后做半徑為L的圓周運動，要使它要能擊中A點，則小球能夠繞O點做完整的圓周運動，當正好通過最高點時，速度最小，根據(jù)牛頓第二定律結(jié)合動能定理即可求解．

解答 解：小球從B點向下做圓周運動，運動到水平位置與O處的釘子相碰，碰后做半徑為L的圓周運動，
在最高點，當重力提供向心力時，速度最小，則有：
mg=m$\frac{{v}^{2}}{L}$
解得：v=$\sqrt{gL}$，
從B點到最高點的過程中，根據(jù)動能定理得：
$\frac{1}{2}m{v}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}=-mgL$
解得：v₀=$\sqrt{3gL}$
答：v₀的最小值是$\sqrt{3gL}$．

點評 本題主要考查了向心力公式以及動能定理的直接應用，知道要使它要能擊中A點，則小球能夠繞O點做完整的圓周運動，當正好通過最高點時，速度最小，難度適中．