Question

（2010?普陀區(qū)一模）如圖所示，AB、BC均為輕桿，處在同一豎直平面內，AB桿高為h．A、B、C三處均用鉸接連接，其中A、C兩點在同一水平面上，BC桿與水平面夾角為30°．一個質量為m的小球穿在BC桿上，并靜止在BC桿底端C處，不計一切摩擦．現(xiàn)在對小球施加一個水平向左的恒力F=mg，則當小球運動到BC桿的中點時，它的速度大小為

( 3 -1)gh

，此時AB桿對B處鉸鏈的作用力大小為

mg

．

Answer 1

分析：對小球進行受力分析求出小球的加速度，再根據(jù)勻加速直線運動位移速度公式即可求解小球運動到BC桿的中點時的速度，以C為轉軸，根據(jù)力矩平衡列方程求解此時AB桿對B處鉸鏈的作用力大小．

解答：解：對小球進行受力分析，如圖所示：
根據(jù)牛頓第二定律得：
ma=Fcos30°-mgsin30°
F=mg
所以a=

3 -1

2

g
則當小球運動到BC桿的中點時，運動的位移為：

h

sin30°

×

1

2

=h
根據(jù)勻加速直線運動位移速度公式得：v=

2ax

=

( 3 -1)gh

當小球運動到BC桿的中點時，小球對桿子的作用力方向垂直于桿子向下，根據(jù)幾何關系得大�。篘=

mg

sin30°

=2mg
此時BC桿相當于繞C點轉動的杠桿，根據(jù)杠桿平衡原理得：
F_ABl_BC=N?

1

2

l_BC
解得：F_AB=mg
故答案為：

( 3 -1)gh

；mg

點評：本題主要考查了牛頓第二定律及杠桿原理的應用，關鍵是受力分析，難度適中．