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如图所示,长为L的轻绳一端固定在O点,另一端系一质量为m的小球,在最低点给小球一水平初速度v0,同时对小球施加一大小不变,方向始终垂直于绳的力F,小球沿圆周运动到绳水平时,小球速度大小恰好也为v0。求F的大小。

下面是某位同学的分析:

小球在力F的作用下先加速后减速,由对称性可以判断,当轻绳向上摆起45°角时小球速度最大,切线方向的加速度为零,此时重力沿切线方向的分力与F等大反向,……。

该同学的分析正确吗?若正确,请根据该同学的分析思路,求出F的大小。

若不正确,请你分析并求出正确结果。

答案

不正确。因重力沿切线方向的分力与F等大反向,切线方向的加速度为零,速度达最大的位置不在向上摆起45°角位置。(2分)

正确解答:由动能定理得:

FL-mgL=mv02-mv02=0                (4分)

解得F=                                                 (2分)

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