题目内容

20.如图所示,长为L的细线一端固定于O点,另一端连接小球,开始时小球静止于O点正下方的A点.某时刻起对小球施加一水平恒力F.此时细线的拉力大小为T1,小球由A点开始运动并恰好能到达B点,此时细线拉力大小为T2,细线与竖直方向夹角为θ.下列说法中正确的是(  )
A.由A点到B点F做功为FLsinθ
B.小球到达B点时所受合外力为零
C.由A点运动到点B的过程中小球的机械能一直增加
D.T1=T2

分析 恒力做功根据功的计算公式W=Flcosα求.根据功能关系分析小球机械能的变化.根据向心力知识分析细线拉力的关系.

解答 解:A、水平力F是恒力,沿F方向小球的位移为Lsinθ,所以F做功为 W=FLsinθ,故A正确.
B、小球到达B点时速度为零,向心力为零,则小球沿绳子方向的合力为零.由于从A到B,小球先加速后减速,到达B点时有切向分加速度,所以有切向合力,则在B点的合外力不为零,故B错误.
C、由A点运动到点B的过程中,F一直做正功,由功能关系知,小球的机械能一直增加,故C正确.
D、在A点,有T1=mg.在B点,根据向心力为零,则得绳子拉力 T2=mgcosθ+Fsinθ
根据动能定理得:
FLsinθ-mgL(1-cosθ)=0
联立解得 T2=mg,所以T1=T2.故D正确.
故选:ACD

点评 本题中,由于重力和拉力都是恒力,可以把这两个力合成为新的“重力”,将小球的运动等效于单摆运动,根据单摆的知识来理解.

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