题目内容

15.轻杆一端固定在光滑水平轴O上,另一端固定一质量为m的小球,如图所示.给小球一初速度,使其在竖直平面内做圆周运动,且刚好能通过最高点P,下列说法正确的是(  )
A.小球在最高点时对杆的作用力为零
B.小球在最高点时对杆的作用力为mg
C.若增大小球的通过最高点时的速度,则在最高点时球对杆的力一定增大
D.若增大小球的通过最高点时的速度,则在最高点时球对杆的力可能增大

分析 在最高点和最低点合外力提供向心力,根据牛顿第二定律及向心力公式列式求解,注意杆子的作用力可以向上,也可以向下.

解答 解:A、在轻杆模型中,小球刚好能通过最高点P的速度为0,设小球在最高点时对杆的作用力为F,根据牛顿第二定律:F-mg=0,得:F=mg,故A错误,B正确;
CD、在最高点,当速度大于$\sqrt{gr}$,杆子表现为拉力,当速度小于$\sqrt{gr}$,杆子表现为支持力.
小球在最高点的速度大于$\sqrt{gr}$时,根据牛顿第二定律得:
   F+mg=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,v增大,F增大;
当小球在最高点的速度小于$\sqrt{gr}$时,根据牛顿第二定律得:
  mg-F=m$\frac{{v}^{2}}{r}$,v增大,F减小;故C错误,D正确.
故选:BD.

点评 解决本题的关键知道“杆模型”与“绳模型”的区别,知道向心力的来源,运用牛顿第二定律进行分析.

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