题目内容

12.如图所示,将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为m的小环,小环套在竖直固定的光滑直杆上,光滑定滑轮与直杆的距离为d.现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放,当小环沿直杆下滑距离也为d时(图中B处),下列说法不正确的是(重力加速度为g)(  )
A.小环刚释放时轻绳中的张力一定大于2mg
B.小环到达B处时,重物上升的高度约为($\sqrt{2}$-1)d
C.小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于$\frac{\sqrt{2}}{2}$
D.小环在B处的速度与重物上升的速度大小之比等于$\sqrt{2}$

分析 本题A的关键是由小环加速下落可知重物加速上升,再根据牛顿第二定律即可求解;题B的关键是明确重物上升的高度应等于绳子缩短的长度;题C和D的关键是明确小环在沿绳子的方向速度与重物速度相等,然后将小环的速度沿绳子与垂直于绳子方向正交分解即可.

解答 解:A:环刚开始释放时,环有向下的加速度,而该加速度没有沿绳子方向的分量,所以重物在瞬间加速度为零,则绳子的张力等于重物的重力,即T=2mg,所以A错误;
B:小环到达B处时,重物上升的高度应为绳子缩短的长度,即△h=$\sqrt{2}$d-d,所以B正确;
C、D:根据题意,沿绳子方向的速度大小相等,将小环A速度沿绳子方向与垂直于绳子方向正交分解应满足:vAcosθ=vB
即$\frac{{v}_{A}}{{v}_{B}}=\sqrt{2}$,所以C错误,D正确;
本题选错误的
故选:AC

点评 应明确:①对与绳子牵连有关的问题,物体上的高度应等于绳子缩短的长度;②物体的实际速度即为合速度,应将物体速度沿绳子和垂直于绳子的方向正交分解,然后列出沿绳子方向速度相等的表达式即可求解.

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