题目内容

2.如图所示,细线的一端固定于O点,另一端系一小球.在水平拉力F作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点.在此过程中拉力和重力的瞬时功率变化情况是(  )
A.拉力的瞬时功率逐渐增大B.拉力的瞬时功率逐渐减小
C.重力的瞬时功率先增大,后减小D.重力的瞬时功率逐渐增大

分析 根据小球做圆周运动,速度沿圆周的切线方向,由合力提供向心力,即合力指向圆心,求出水平拉力和重力的关系,根据P=Fvcosα得出拉力瞬时功率的表达式,从而判断出拉力瞬时功率的变化.根据P=mgvcosα分析重力瞬时功率的变化.

解答 解:AB、因为小球是以恒定速率做圆周运动,即它是做匀速圆周运动,那么小球受到的重力G、水平拉力F、绳子拉力T三者的合力必是沿绳子指向O点,F与G的合力必与绳子拉力在同一直线上.
设绳子与竖直方向夹角是θ,则 F=Gtanθ
而水平拉力F的方向与速度V的方向夹角也是θ,所以水平力F的瞬时功率是
PF=Fvcosθ
则PF=Gvsinθ
显然,从A到B的过程中,θ是不断增大的,所以水平拉力F的瞬时功率是一直增大的.故A正确,B错误.
CD、重力的瞬时功率为 PG=Gvsinθ,θ增大,则PG增大,故C错误,D正确.
故选:AD

点评 解决本题的关键掌握瞬时功率的表达式P=Fvcosα,注意α为F与速度的夹角.

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