题目内容

如图所示,一质量为m的小方块(可视为质点)系在一伸直的轻绳一端,绳的另一端固定在粗糙水平面上,绳长为r.给小方块一沿垂直轻绳的初速度v0,质点将在该水平面上以绳长为半径做圆周运动,运动一周后,其速率变为
v0
2
,则以下说法正确的是
(  )
A.如果初速度v0较小,绳的拉力可能为0
B.绳拉力的大小随物体转过的角度均匀减小
C.质点运动一周的时间为
8πr
3v0
D.质点运动一周克服摩擦力做的功为
3
8
mv02

A、小方块做圆周运动绳子的拉力提供向心力,拉力不可以为零,故A错误;
B、绳子的拉力提供向心力故绳的拉力F=m
v2
r
.
利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中,可以看做小方块做加速度为a=μg的匀减速直线运动,
则v2=2ax=2μgx,又因为x=rθ,
所以F=m
2μg
r
rθ
=2μmgθ,即绳拉力的大小随小方块转过的角度均匀减小,故B正确;
C、根据平均速度公式得:2πr=
.
v
t,解得t=
2πr
.
v
,又利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中的平均速度为
.
v
=
v0+
v0
2
2
=
3v0
4
,
所以t=
2πr
3v0
4
=
8πr
3v0
,故C正确;
D、对小方块运用动能定理,小方块运动一周摩擦力做的功Wf=
1
2
m(
v0
2
)2-
1
2
mv02=-
3
8
mv02
,故克服摩擦力做功为
3
8
mv02
,故D正确.
故选:BCD.
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