第一题:物体摆动时做曲线运动,在不同位置时受力状态均不同,但该题仅是定性分析,曲线运动的受力状态可类比于圆周运动,物体摆动在最低点时,速度最大,所需的向心力也最大,所以此时绳子的张力要大于物体的重力,从而绳子会被往下拉,右侧物体被往上拉;当物体摆动到最高点时,速度为0,属于瞬间状态,不需要向心力,属于失重状态,该瞬时沿绳子的张力小于重力,所以右侧的物体将绳子向下拉,物体向下运动,如此反复.
第四题:由于拉力在此过程中为变力,只有状态量,过程量未知,所以采用能量守恒的方法,具体分析为,
小球在初状态下拉力提供向心力,此时的速度假设为V1,
则满足:F=mV1²/r ①
此时小球动能Ek1=1/2mV1²=0.5mFr ②
当处于第二个状态时,速度为V2,
同理:8F=mV2²/(0.5r)③
此时小球动能Ek2=1/2mV2²=2mFr ④
由能量守恒定律(动能定律),拉力所做的功转化为小球的动能,
所以W=△Ek=Ek2-Ek1=1.5Fr ⑤
第二题:只能判断大于2mg,具体分析为,
假设飞机在最低点时的速度为V1,人的质量为m,此时对椅子的压力为F1,
则满足:F1-mg=mV1²/R ①
求得F1=mg+mV1²/R
在最高点时假设速度为V2,压力为F1,
同理得:mg+F2= mV2²/R ②
求得F2= mV2²/R-mg
所以压力差 △F=F1-F2=2mg+(mV1²/R- mV2²/R) ③
由飞机飞行的规律可知道飞机飞的过程中在最低点俯冲的速度比最高点大,也就是说V1>V2,所以mV1²/R- mV2²/R>0 所以△F>2mg