题目内容

6.用三根轻杆做成一个边长为L的等边三角形框架,在其中两个顶点处各固定一个小球A和B,质量分别为2m和m.现将三角形框架的第三个顶点悬挂在天花板上O点,框架可绕O点自由转动.有一水平力F作用在小球A上,使OB杆恰好静止于竖直方向,则撤去F后(不计一切摩擦)(  )
A.小球A和B线速度始终相同
B.小球A向下摆动的过程机械能守恒
C.小球A向下摆到最低点的过程中速度先增大后减小
D.OB杆向左摆动的最大角度大于60°

分析 线速度是矢量,只有大小和方向都相同才相同.根据机械能守恒的条件分析A的机械能是否守恒.根据质心位置的变化,判断A的机械能怎样变化.对系统,运用机械能守恒定律求解OB杆向左摆动的最大角度

解答 解:A、在装置向下摆动过程中,A和B线速度大小相等,但它们的方向都沿圆周的切线方向,方向不同,所以线速度不同.故A错误.
B、小球A和B组成的系统在运动过程中,只有两个球的重力做功,系统机械能守恒,B的机械能增大,根据机械能守恒定律可知A的机械能减小,故B错误.
C、A与B组成的系统的质心靠近A,当质心到达最低点时,系统的重力势能最小,两球的动能最大,速度最大,而此时A还没有到达最低点,所以小球A向下摆到最低点的过程中速度先增大后减小,故C正确.
D、根据系统机械能守恒得知:当系统的质心到达左侧等高位置时,OB杆向左摆动角度达到最大,由于质心靠近A球,所以由几何关系可知:OB杆向左摆动的最大角度大于60°.故D正确.
故选:CD.

点评 本题运用等效思维的方法分析系统的质心位置的变化是关键,也可以运用机械能守恒列式,进行定量列式分析.

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