题目内容

9.如图甲所示,一长度l未知的轻杆,一端穿在过O点的水平转轴上,另一端固定一质量m未知的小球,整个装置绕O点在竖直面内转动.小球通过最高点时,轻杆对小球的弹力F与其速度平方v2的关系如图乙所示,已知重力加速度为g.下列说法正确的是(  )
A.轻杆长度l=$\frac{g}{a}$
B.小球质量m=$\frac{-b}{g}$
C.当v2<a时.轻杆中的弹力表现为向下的拉力
D.仅换用长度较短的轻杆做实验,图线b点的位置不变

分析 在最高点,小球靠重力和杆的弹力的合力提供向心力,结合牛顿第二定律列出表达式,结合图线的横纵截距分析判断.

解答 解:A、小球通过最高点时,当F=0时,${v}_{\;}^{2}=a$,根据向心力公式有:$mg=m\frac{{v}_{\;}^{2}}{l}$,解得:l=$\frac{{v}_{\;}^{2}}{g}=\frac{a}{g}$,故A错误;
B、当${v}_{\;}^{2}=0$时,小球在最高点所需的向心力为0,即mg=-b,所以小球的质量为$m=\frac{-b}{g}$,故B正确;
C、当${v}_{\;}^{2}<a$时,小球在最高点所需的向心力小于mg,轻杆中的弹力表现为向上的支持力,故C错误;
D、换用长度较短的轻杆做实验,因为小球的重力未变,所以b点的位置不变,故D正确;
故选:BD

点评 本题主要考查了圆周运动向心力公式的直接应用,要求同学们能根据图象获取有效信息,注意“杆模型”与“绳模型”的区别,绳子只能施加拉力,杆子既能施加拉力,也能施加支持力.

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