题目内容
【题目】如图所示,不可伸长的轻绳跨过光滑小定滑轮,一端连接质量为2m的小球(视为质点),另一端连接质量为m的物块,小球套在光滑的水平杆上。开始时轻绳与杆的夹角为θ,现将小球从图示位置由静止释放,小球到达竖直虚线位置时的速度大小为v,此时物块尚未落地。重力加速度大小为g。下列说法正确的是
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A. 小球到达虚线位置之前,向右先做加速运动后做减速运动
B. 小球到达虚线位置之前,轻绳的拉力始终小于mg
C. 小球到达虚线位置时,其所受重力做功的功率为mgv
D. 定滑轮与杆间的距离为![]()
【答案】D
【解析】
将速度分解,根据牛顿第二定律分析力的情况,根据功率的公式分析重力的功率,根据系统机械能守恒来求解距离;
A、小球到达虚线位置之前,只有轻绳对小球做功且一直做正功,根据动能定理可知,小球的速度一直增大,故选项A错误;
B、绳轻绳与杆的夹角为
时物块和小球的速度大小分别为
和
,则有
,当小球运动到虚线位置时
,故
,可见在小球运动到虚线位置的过程在中,物块向下先做加速运动后做减速运动,即先失重后超重,轻绳的拉力先小于
后大于
,故选项B错误;
C、小球达到虚线位置时,其所受重力的方向与速度方向垂直,重力做功的功率为零,故选项C错误;
D、对小球和物块,由机械能守恒定律有:
,解得
,故选项D正确。
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