题目内容

14.如图,跨过光滑轻质小定滑轮的轻绳,一段系一质量为m的小球,另一端系一质量为2m的重物,小球套在竖直固定的光滑直杆上,滑轮与杆的距离为d.现将小球从与滑轮等高的A处由静止释放,下滑过程中经过B点,A、B两点间距离也为d,重力加速度为g,则小球(  )
A.刚释放时的加速度为g
B.过B处后还能继续下滑$\frac{d}{3}$
C.在B处的速度与重物此时的速度大小之比为$\frac{\sqrt{2}}{2}$
D.在B处的速度与重物此时的速度大小之比为$\sqrt{2}$

分析 小球刚开始释放时,竖直方向只受重力,根据牛顿第二定律求解加速度;
小球和重物组成的系统机械能守恒,根据机械能守恒定律列式求解B球下降的高度;
根据数学几何关系求出小球到达B处时,重物上升的高度.对B的速度沿绳子方向和垂直于绳子方向分解,在沿绳子方向上的分速度等于重物的速度,从而求出球在B处速度与重物的速度之比.

解答 解:A、小球刚开始释放时,竖直方向只受重力,根据牛顿第二定律可知其加速度为g,故A正确;
B、设小球下降的最大高度为h,根据系统机械能守恒定律,有:
mgh-2mg($\sqrt{{d}^{2}+{h}^{2}}$-d)=0
解得:h=$\frac{4}{3}d$
故过B处后还能继续下滑$\frac{d}{3}$,故B正确;
CD、由于绳子不可伸长,故球与重物在沿着绳子方向的分速度相等,在B处,绳子与竖直方向的夹角为45°,故:
v球cos45°=v重 
故$\frac{{v}_{球}}{{v}_{重}}=\sqrt{2}$,故C错误,D正确;
故选:ABD.

点评 解决本题的关键知道系统机械能守恒,知道小球沿绳子方向的分速度的等于重物的速度,要注意重物上升的高度不等于d,不难.

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