如图所示，质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=1kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与固定滑块上的光滑轴O连接，小_物理解答

如图所示，质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=1kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与固定滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态．现给小球一个竖直向上的初速度v₀=4m/s，g取10m/s²．若锁定滑块，试求小球通过最高点P时对轻杆的作用力大小和方向．

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解答

（1）设小球能通过最高点，且此时的速度为v₁．在上升过程中，因只有重力做功，小球的机械能守恒．则

mv12+mgL＝

mv02…①
v1＝

m/s…②
设小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力为F，方向向下，
则 F+mg＝m

v12

…③
由②③式，得 F=2N…④
由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的作用力大小为2N，方向竖直向上．
答：小球对轻杆的作用力大小为2N，方向竖直向上．