题目内容

8.质量为m的小球,用一根轻绳系在O点,在竖直平面内做半径为R的圆周运动,小球到达最高点时的速度为v1,到达最低点时的速度变为v2,两点速度大小的关系为v2=$\sqrt{4gR+{{v}_{1}}^{2}}$,则(  )
A.最低点的速度的最小值为$\sqrt{4gR}$
B.最低点的速度的最小值为$\sqrt{5gR}$
C.最低点和最高点细绳张力的差值是6mg
D.最低点和最高点细绳张力的差值是5mg

分析 球做圆周运动,在最高点的速度最小时,到达最低点时速度最小,在最高点,当重力提供向心力时,速度最小,根据向心力公式列式,
球做圆周运动,从最高点到最低点的过程中,根据动能定理列式即可求解,在最高点和最低点根据向心力公式列式求出绳子的张力,从而求出最低点和最高点细绳张力的差值.

解答 解:A、球做圆周运动,在最高点的速度最小时,到达最低点时速度最小,在最高点,当重力提供向心力时,速度最小,则有:
$mg=m\frac{{{v}_{1}}^{2}}{R}$
解得:${v}_{1}=\sqrt{gR}$,
球做圆周运动,从最高点到最低点的过程中,根据动能定理得:
$\frac{1}{2}m{{v}_{2}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{1}}^{2}=mg•2R$
解得:${v}_{2}=\sqrt{5gR}$,故A错误,B正确;
C、在最高点,根据向心力公式得:
${T}_{1}+mg=m\frac{{{v}_{1}}^{2}}{R}$
在最低点,根据向心力公式得:
${T}_{2}-mg=m\frac{{{v}_{2}}^{2}}{R}$
解得:T2-T1=6mg,故C正确,D错误.
故选:BC

点评 杆的模型和绳的模型是在高中常遇到的两种基本模型,这两种模型不一样,杆在最高点的速度可以为零,而绳在最高点时的速度必须大于或等于最小速度

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