题目内容
12.一小球质量为m,用长为L的悬绳(不可伸长,质量不计)固定于O点,在O点正下方$\frac{L}{2}$处钉有一颗钉子,如图所示,将悬线沿水平方向拉直,无初速释放后,当悬线碰到钉子后的瞬间( )A. | 小球的向心加速度突然增大到原来的2倍 | |
B. | 小球的角速度突然增大到原来的2倍 | |
C. | 悬线对小球的拉力突然增大到原来的2倍 | |
D. | 小球线速度突然增大到原来的2倍 |
分析 小球在下摆过程中,受到线的拉力与小球的重力,由于拉力始终与速度方向相垂直,所以它对小球不做功,只有重力在做功.当碰到钉子瞬间,速度大小不变,而摆长变化,从而导致向心加速度变化,拉力变化.
解答 解:A、当碰到钉子瞬间,小球到达最低点时线速度没有变化,根据圆周运动知识得:ω=$\frac{v}{r}$,而半径变为原来的$\frac{1}{2}$,线速度没有变化,所以小球的角速度突然增大到原来的2倍,根据圆周运动知识得:a=$\frac{{v}^{2}}{r}$,而半径变为原来的$\frac{1}{2}$,线速度没有变化,所以向心加速度突然增大到原来的2倍,故AB正确,D错误;
C、小球摆下后由机械能守恒可知,mgL=$\frac{1}{2}$mv2,
因小球下降的高度相同,故小球到达最低点时的速度相同,v=$\sqrt{2gL}$
在最低点根据牛顿第二定律得:F-mg=ma=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,
原来:r=L,F=mg+m$\frac{{v}^{2}}{r}$=3mg
而现在半径变为原来的$\frac{1}{2}$,线速度没有变化.
所以F′=mg+m$\frac{{v}^{2}}{r}$=5mg
悬线对小球的拉力突然增大到原来的$\frac{5}{3}$倍,故C错误
故选:AB.
点评 本题中要注意细绳碰到钉子前后转动半径的变化,再由向心力公式分析绳子上的拉力变化.小球摆到最低点虽与钉子相碰,但没有能量的损失.
练习册系列答案
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2.某同学通过下述实验验证力的平行四边形定则.实验步骤:
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向.
②如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改变0.50N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:
③找出②中F=2.50N时橡皮筋两端的位置,重新记为O、O′,橡皮筋的拉力记为FOO′.
④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB.
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据在给出的坐标纸上(见答题卡)画出F-l图线,根据图线求得l0=10.0cm.
(2)测得OA=6.00cm,OB=7.60cm,则FOA的大小为1.80N.
(3)根据给出的标度,在答题卡上作出FOA和FOB的合力F′的图示.
(4)通过比较F′与F00′的大小和方向,即可得出实验结论.
①将弹簧秤固定在贴有白纸的竖直木板上,使其轴线沿竖直方向.
②如图甲所示,将环形橡皮筋一端挂在弹簧秤的秤钩上,另一端用圆珠笔尖竖直向下拉,直到弹簧秤示数为某一设定值时,将橡皮筋两端的位置记为O1、O2,记录弹簧秤的示数F,测量并记录O1、O2间的距离(即橡皮筋的长度l).每次将弹簧秤示数改变0.50N,测出所对应的l,部分数据如下表所示:
F(N) | 0 | 0.50 | 1.00 | 1.05 | 2.00 | 2.50 |
l (cm) | l0 | 10.97 | 12.02 | 13.00 | 13.98 | 15.05 |
④在秤钩上涂抹少许润滑油,将橡皮筋搭在秤钩上,如图乙所示.用两圆珠笔尖成适当角度同时拉橡皮筋的两端,使秤钩的下端达到O点,将两笔尖的位置标记为A、B,橡皮筋OA段的拉力记为FOA,OB段的拉力记为FOB.
完成下列作图和填空:
(1)利用表中数据在给出的坐标纸上(见答题卡)画出F-l图线,根据图线求得l0=10.0cm.
(2)测得OA=6.00cm,OB=7.60cm,则FOA的大小为1.80N.
(3)根据给出的标度,在答题卡上作出FOA和FOB的合力F′的图示.
(4)通过比较F′与F00′的大小和方向,即可得出实验结论.
17.小灯泡L的额定电压为3V,它的I-U图象如图甲所示,把小灯泡接入如图乙所示的电路中,先将滑动变阻器的滑片P移至B端,闭合开关S,电压表示数为1.5V; 再将滑片P向左移动直到电压表示数为3V.已知电源电压恒定,滑动变阻器的铭牌标有“10Ω 2A”.下列说法中错误的是( )
A. | 电源电压为4.5V | |
B. | 小灯泡的额定功率为1.5W | |
C. | 小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值为3Ω | |
D. | 小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的电功率为2.5W |
2.下列说法中,正确的是( )
A. | 物体克服重力做功,物体的重力势能一定增加,机械能可能不变 | |
B. | 物体克服重力做功,物体的重力势能一定增加,机械能一定增加 | |
C. | 重力对物体做正功,物体的重力势能一定减少,动能可能不变 | |
D. | 重力对物体做正功,物体的重力势能一定减少,动能一定增加 |