题目内容
【题目】如图,AB为一光滑水平横杆,横杆上固定有一个阻挡钉C。杆上套一质量不计的轻环,环上系一长为L且足够牢固、不可伸长的轻细绳,绳的另一端拴一质量为m的小球,现将轻环拉至C左边L/5处并将绳拉直,让绳与AB平行,然后由静止同时释放轻环和小球。重力加速度为g,则关于之后的运动情况,下列描述正确的是
A. 小球还可以回到AB杆的高度
B. 小球在最低点的速度大小为
C. 小球到达最低点之前一直做曲线运动
D. 小球在最低点对绳子的拉力大小小于3mg
【答案】D
【解析】
轻环运动到阻挡钉C的过程中,轻环与小球水平方向动量守恒,由于杆上套的质量不计的轻环,所以小球水平方向速度为零,只有竖直方向的速度,小球做自由落体运动,此时轻细绳与水平方向的夹角为,则有
,根据机械能守恒有
,可得小球的速度为
,轻环到阻挡钉C时小球的速度发生突变,速度大小为
,轻环不动时小球以C为圆心的做圆周运动,到小球到最低点的过程中根据动能定理可得:
,解得小球在最低点的速度大小为
,小球在最低点对绳子的拉力大小
,由于轻环到阻挡钉C时小球的速度发生突变,机械能有损失,所以小球不能回到AB杆的高度,故D正确,A、B、C错误;
描述正确的是选D。
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