题目内容

3.如图所示,倾斜固定直杆与水平方向成60°角,直杆上套有一圆环,圆环通过一根细线与一只小球相连接,当圆环沿直杆下滑时,小球与圆环保持相对静止,细线伸直且与竖直方向成30°角,下列说法正确的是(  )
A.圆环一定加速下滑B.圆环可能匀速下滑
C.圆环与杆之间一定无摩擦D.圆环与杆之间一定存在摩擦

分析 球与环保持相对静止,它们的运动状态相同,对球受力分析,由牛顿第二定律求出加速度,然后对环进行受力分析,判断环与杆之间是否存在摩擦.

解答 解:A、小球受力如图所示,小球受竖直向下的重力G、与竖直方向夹30°角斜向上的绳子的拉力T作用,两个力不在同一直线上,不是一对平衡力,则小球所受合力不为零,合力平行于杆向下,小球平行于杆向下做匀加速运动,小球与环相对静止,它们的运动状态相同,小球加速向下运动,则环也加速下滑,故A正确,B错误;
C、假设圆环与杆之间没有摩擦力,以圆环与小球组成的系统为研究对象,由牛顿第二定律得:m′gsin60°=m′a′,解得a′=5$\sqrt{3}$m/s2,则细线伸与竖直方向夹角不是30°,假设错误,圆环与杆间存在摩擦力,故C错误,D正确;
故选:AD.

点评 该题考查对物体的受力分析以及力的合成与分解,巧妙选择研究对象,对物体正确受力分析、应用牛顿第二定律即可正确解题.

练习册系列答案
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13.在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m=1.00kg的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图甲所示.O为第一个点,A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点.已知打点计时器每隔0.02s打一个点,当地的重力加速度为g=9.80m/s2,那么:

(1)为测量速度及高度而选择纸带时,较为理想的纸带具备的特点是AC
A.点迹小而清晰的      
B.点迹粗的
C.第一、二点距离接近2mm的
D.纸带长度较长的(60~80cm)
(2)根据图甲所得的数据,取图中O点到B点来验证机械能守恒定律,B的速度1.93m/s;
(3)从O点到B问中所取的点,重物重力势能的减少量△Ep=1.88 J,动能增加量△Ek=1.86 J(结果取三位有效数字);
(4)若测出纸带上所有各点到O点之间的距离,根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h,则以$\frac{{v}^{2}}{2}$为纵轴,以h为横轴画出的图象是图乙中的A.
(5)在做验证机械能守恒定律实验时,发现重物减少的势能总是大于重物增加的动能,造成这种现象的原因是C
A.选用的重物质量过大
B.重物质量测量不准
C.空气对重物的阻力和打点计时器对纸带的阻力
D.实验时操作不太仔细,实验数据测量不准确
(6)本实验的结论在实验允许范围内,重锤的机械能守恒.

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