题目内容

【题目】如图所示,两根长度分别为2ll的轻杆一端固定在一起,构成夹角为60°的支架,该支架可绕固定轴O在竖直平面内无摩擦转动,两根轻杆的另一端分别固定着质量为m的小球甲和质量为2m的小球乙。将连接小球甲的轻杆转动到水平位置,然后由静止释放,已知重力加速度为g,不计空气阻力,则下列说法正确的是(  )

A.当整个系统第一次速度为0时,小球乙的位置与固定轴O位于同一高度处

B.当整个系统第一次速度为0时,小球乙的位置比固定轴O的位置高

C.当小球乙摆到最低点时,轻杆对小球乙的弹力不沿杆方向

D.从静止开始至小球甲速度最大时,支架对小球甲所做的功为

【答案】ACD

【解析】

AB.设小球乙与O点等高时速度为v,则小球甲的速度为2v,系统从静止开始至小球乙与O点等高的过程,如图a所示

由机械能守恒定律得

解得

A项正确,B项错误;

C.如图b所示

设小球乙与竖直方向成α角时,小球甲和小球乙的速度最大,对系统由机械能守恒定律得

整理后得

其中

所以

时,速度最大

所以当小球乙第一次摆至最低点时,速度还在增大,所以沿轨迹切向方向上的合力不为零,而重力沿竖直方向,所以轻杆对小球乙的弹力不沿杆方向,C项正确;

D.对小球甲从静止至速度最大的过程,由动能定理得

解得

所以D项正确。

故选ACD

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