
(24-25高三上·北京西城·期末)秋千由踏板和绳构成,小孩随秋千的摆动过程可简化为单摆的摆动。等效“摆球”的质量为m,摆长为l,绳与竖直方向的最大夹角为。不计一切摩擦和空气阻力,重力加速度大小为g。
(1)求“摆球”通过最低点时速度的大小v;
(2)求“摆球”通过最低点时受到拉力的大小F;
(3)若“摆球”在最低点静止时被大人推动,推若干次后,绳与竖直方向的最大夹角达到,求此过程中大人对“摆球”做的功W。
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】绳球类模型及其临界条件、用动能定理求解外力做功和初末速度
【详解】(1)“摆球”从最高点到最低点的过程中,根据动能定理可得
解得
(2)“摆球”通过最低点时,根据牛顿第二定律可得
联立,解得
(3)“摆球”从静止在最低点开始至达到最大摆角的过程中,根据动能定理可得
解得
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