Question

【题目】如图所示，为一弹性轻绳，一端固定于点，一端连接质量为的小球，小球穿在竖直的杆上。轻杆一端固定在墙上，一端为定滑轮。若绳自然长度等于，初始时在一条水平线上，小球从点由静止释放滑到点时速度恰好为零。已知、两点间距离为，为的中点，小球在点时弹性绳的拉力为，小球与杆之间的动摩擦因数为0.5，弹性绳始终处在弹性限度内。下列说法正确的是（　　）

A.小球在点时速度最大

B.若在点给小球一个向上的速度，小球恰好能回到点，则

C.小球在阶段损失的机械能等于小球在阶段损失的机械能

D.若点没有固定，杆在绳的作用下以为轴转动，在绳与点分离之前，的线速度等于小球的速度沿绳方向分量

Answer 1

【答案】AD

【解析】

A．设当小球运动到某点时，弹性绳的伸长量是，小球受到如图所示的四个力作用：

其中

将正交分解，则

的竖直分量

据牛顿第二定律得

解得

即小球的加速度先随下降的距离增大而减小到零，再随下降的距离增大而反向增大，据运动的对称性（竖直方向可以看作单程的弹簧振子模型）可知，小球运动到的中点时，加速度为零，速度最大，A正确；

B．对小球从运动到的过程，应用动能定理得

若在点给小球一个向上的速度，小球恰能从点回到点，应用动能定理得

联立解得

，

B错误；

C．除重力之外的合力做功等于小球机械能的变化，小球在段所受绳子拉力竖直分量较小，则小球在段时摩擦力和弹力做的负功比小球在段时摩擦力和弹力做的负功少，小球在阶段损失的机械能小于小球在阶段损失的机械能，C错误；

D．绳与点分离之前点做圆周运动，线速度（始终垂直于杆）大小等于小球的速度沿绳方向的分量，D正确。

故选AD。