题目内容

2.如图所示,用一根长杆和两个小定滑轮组合成的装置来提升质量为m的重物A,长杆的一端放在地上,并且通过铰链连接形成转轴,其端点恰好处于左侧滑轮正下方的O点处,在长杆的中点C处拴一细绳,通过两个滑轮后挂上重物A,C点与O点的距离为l,滑轮上B点距O点的距离为4l.现在长杆的另一端用力,使其沿逆时针方向由竖直位置以角速度ω匀速转至水平位置(转过了90°),重力加速度为g,则在此过程中,下列说法正确的是(  )
A.重物A做匀速直线运动
B.当OC转至水平位置时,重物A的速度大小为ωl
C.细绳的拉力对重物A所做的功为($\sqrt{17}$-3)mgl
D.细绳的拉力对重物A所做的功为($\sqrt{17}$-3)mgl+$\frac{{8mω}^{2}{l}^{2}}{17}$

分析 由运动的合成与分解可得出重物的运动速度,则可确定出重物的运动状态及速度的最大值;由功能的关系可确定出绳子对重物所做的功.

解答 解:A、设C点线速度方向与绳子沿线的夹角为θ(锐角);由题知C点的线速度为ωL,该线速度在绳子方向上的分速度就为ωLcosθ;θ的变化规律是开始最大(90°)然后逐渐变小,所以,ωLcosθ逐渐变大,直至绳子和杆垂直,θ变为零,绳子的速度变为最大;然后,θ又逐渐增大,ωLcosθ逐渐变小,绳子的速度变慢.可知重物做变速运动,故A错误;
B、重物先加速,后减速,当θ为零时,重物的速度最大,达到ωL,而当OC转至水平位置时,θ不为零,故重物A的速度大小不为ωl,故B错误;
CD、拉力对重物m所做的功等于物体重力势能的增加量和动能的增加量,
物体升高的高度等于左侧绳子的伸长量,
由几何关系可知,h=($\sqrt{17}-3$)L,故重力势能增加量为($\sqrt{17}-3$)mgL;
而杆转到水平位置时,cosθ=$\frac{4}{\sqrt{17}}$,则此时速度为$\frac{4}{\sqrt{17}}$ωL;
故此时动能的增加量为$\frac{1}{2}$mv2=$\frac{4}{17}$mω2l2;
因此绳子对物体A所做的功为($\sqrt{17}-3$)mgL+$\frac{8}{17}$mω2l2;故C错误,D正确.
故选:D.

点评 本题应明确重物的速度来自于绳子的速度,注意在速度的分解时应明确杆的转动线速度为线速度,而绳伸长速度及转动速度为分速度,再由运动的合成与分解得出合速度与分速度的关系.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网