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如圖4-15所示，細桿的一端與一小球相連，可繞過O點的水平軸自由轉動，細桿長0.5 m，小球質量為3.0 kg.現給小球一初速度，使它做圓周運動，若小球通過軌道最低點a處的速度為va=4 m/s，通過軌道最高點b處的速度為vb=2 m/s，取g=10 m/s2，則小球在最低點和最高點時對細桿作用力的情況是（    ）

圖4-15

A.a處是拉力，豎直向上，大小為126 N       B.a處是拉力，豎直向下，大小為126 N

C.b處是拉力，豎直向上，大小為6 N         D.b處是拉力，豎直向下，大小為6 N

解析：小球在圓周最低點a處，受重力mg和桿的拉力F1（方向豎直向上）二力作用，根據牛頓第二定律有F1-mg=，所以F1==126 N.

根據牛頓第三定律得知此時小球對細桿有豎直向下的拉力F1′=F1=126 N.

小球在圓周最高點b處，受重力mg和桿的彈力F2（設方向豎直向下）二力作用，根據牛頓第二定律，有F2+mg=，所以F2==-6 N

F2為負值說明它的實際方向與假設的方向相反，即球受到豎直向上的支持力為6 N.根據牛頓第三定律得知此時小球對細桿有豎直向下的壓力，大小為F2′=F2=6 N.

綜上所述可知，本題正確選項是BD.

答案：BD

練習冊系列答案
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科目：高中物理 來源： 題型：

（2009?徐匯區(qū)模擬）某研究性實驗小組為探索航天器球形返回艙穿過大氣層時所受空氣阻力（風力）的影響因素，進行了模擬實驗研究．如圖為測定風力的實驗裝置圖．其中CD是一段水平放置的長為L的光滑均勻電阻絲，電阻絲阻值較大；一質量和電阻均不計的細長裸金屬絲一端固定于O點，另一端懸掛小球P，無風時細金屬絲豎直，恰與電阻絲在C點接觸，OC=H；有風時細金屬絲將偏離豎直方向，與電阻絲相交于某一點（如圖中虛線所示，細金屬絲與電阻絲始終保持良好的導電接觸）．
（1）已知電源電動勢為E，內阻不計，理想電壓表兩接線柱分別與O點與C點相連，球P的質量為m，重力加速度為g，由此可推得風力大小F與電壓表示數U的關系為F=
mgL
EH
U
mgL
EH
U
．
（2）研究小組的同學猜想：風力大小F可能與風速大小v和球半徑r這兩個因數有關，于是他們進行了實驗后獲得了如下數據：（下表中風速v的單位為m/s，電壓U的單位為V，球半徑r的單位為cm．）
根據表中數據可知，風力大小F與風速大小和球半徑r的關系是
F=kvr
F=kvr
．
10 15 20 30
0.25 9.60 14.5 19.1 28.7
0.50 2.40 3.60 4.81 7.19
0.75 1.07 1.61 2.13 3.21
1.00 0.60 0.89 1.21 1.82

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科目：高中物理 來源： 題型：閱讀理解

（2007?肇慶二模）某研究性學習小組，為了探索航天器球形返回艙穿過大氣層時所受空氣阻力（風力）的影響因素，進行了模擬實驗研究．如圖為測定風力的實驗裝置圖，其中CD是一段水平放置的長為L的光滑均勻電阻絲，電阻絲電阻較大；一質量和電阻都不計的細長細長裸金屬絲一端固定于O點，另一端懸掛球P，無風時細金屬絲豎直，恰與電阻絲在C點接觸，OC=H；有風時金屬絲將偏離豎直方向，與電阻絲相交于某一點（如圖中虛線所示）．細金屬絲與電阻絲始終保持良好的導電接觸．
（1）已知電源的電動勢為E，內阻不計，理想電壓表兩接線柱分別與O點和C點相連，球P的質量為m，重力加速度為g，由此可以推得風力大小F與電壓表示數的關系式為F=
mgL
EH
U
mgL
EH
U
．
（2）研究小組的同學猜想：風力大小F可能與風速大小v和球半徑r這兩個因素有關，于是他們進行了如下的實驗：
實驗一：使用同一球，改變風速，記錄了在不同風速下電壓表的示數．
表一  球半徑r=0.50cm
風速（m/s） 10 15 20 30
電壓表示數（V） 2.40 3.60 4.81 7.19
由表一數據可知：在球半徑一定的情況下，風力大小與風速的關系是
風力大小與風速成正比
風力大小與風速成正比
．
實驗二：保持風速一定，換用同種材料、不同半徑的實心球，記錄了在球半徑不同情況下電壓表的示數．
表二  風速v=10m/s
球半徑（cm） 0.25 0.50 0.75 1.00
電壓表示數（V） 9.60 2.40 1.07 0.60
由表二數據可知：在風速一定的情況下，風力大小與球半徑的關系是
成正比
成正比
．（球體積公式V=
4
3
πr3）
（3）根據上述實驗結果可知風力的大小F與風速大小v、球半徑r的關系式為
F=kvr，式中k為常數
F=kvr，式中k為常數
．

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科目：高中物理 來源： 題型：

某研究性實驗小組為探索航天器球形返回艙穿過大氣層時所受空氣阻力（風力）的影響因素，進行了模擬實驗研究。如圖為測定風力的實驗裝置圖。其中CD是一段水平放置的長為L的光滑均勻電阻絲，電阻絲阻值較大；一質量和電阻均不計的細長裸金屬絲一端固定于O點，另一端懸掛小球P，無風時細金屬絲豎直，恰與電阻絲在C點接觸，OC＝H；有風時細金屬絲將偏離豎直方向，與電阻絲相交于某一點（如圖中虛線所示，細金屬絲與電阻絲始終保持良好的導電接觸）。

（1）已知電源電動勢為E，內阻不計，理想電壓表兩接線柱分別與O點與C點相連，球P的質量為m，重力加速度為g，由此可推得風力大小F與電壓表示數U的關系為F＝_______________。

（2）研究小組的同學猜想：風力大小F可能與風速大小v和球半徑r這兩個因數有關，于是他們進行了實驗后獲得了如下數據：（下表中風速v的單位為m/s，電壓U的單位為V，球半徑r的單位為cm。）

根據表中數據可知，風力大小F與風速大小和球半徑r的關系是________________。

電壓表示數(U) 風速(v)

球半徑(r)

10

15

20

30

0.25

9.60

14.5

19.1

28.7

0.50

2.40

3.60

4.81

7.19

0.75

1.07

1.61

2.13

3.21

1.00

0.60

0.89

1.21

1.82

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科目：高中物理 來源：徐匯區(qū)模擬 題型：問答題

某研究性實驗小組為探索航天器球形返回艙穿過大氣層時所受空氣阻力（風力）的影響因素，進行了模擬實驗研究．如圖為測定風力的實驗裝置圖．其中CD是一段水平放置的長為L的光滑均勻電阻絲，電阻絲阻值較大；一質量和電阻均不計的細長裸金屬絲一端固定于O點，另一端懸掛小球P，無風時細金屬絲豎直，恰與電阻絲在C點接觸，OC=H；有風時細金屬絲將偏離豎直方向，與電阻絲相交于某一點（如圖中虛線所示，細金屬絲與電阻絲始終保持良好的導電接觸）．
（1）已知電源電動勢為E，內阻不計，理想電壓表兩接線柱分別與O點與C點相連，球P的質量為m，重力加速度為g，由此可推得風力大小F與電壓表示數U的關系為F=______．
（2）研究小組的同學猜想：風力大小F可能與風速大小v和球半徑r這兩個因數有關，于是他們進行了實驗后獲得了如下數據：（下表中風速v的單位為m/s，電壓U的單位為V，球半徑r的單位為cm．）
根據表中數據可知，風力大小F與風速大小和球半徑r的關系是______．

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 10 15 20 30
0.25 9.60 14.5 19.1 28.7
0.50 2.40 3.60 4.81 7.19
0.75 1.07 1.61 2.13 3.21
1.00 0.60 0.89 1.21 1.82
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