题目内容

16.如图所示的装置为质量都为m的两个钢珠M、N分别固定在一长为2L轻质杆两端,杆的中点有一固定的转轴,当钢珠M具有一水平的速度$\sqrt{2gL}$时,两钢珠可绕转轴在竖直面内做匀速圆周运动,忽略空气阻力及一切摩擦力,重力加速度用g表示,则(  )
A.整个运动过程中钢珠N的机械能不变
B.钢珠M由图示的位置运动到最低点的过程中,轻杆对M做了2mgL的正功
C.当轻杆呈水平状态时,钢珠M对杆的作用力为$\sqrt{5}$mg
D.当轻杆由图示位置转过180°时,轻杆对钢珠N的作用力为mg

分析 两个钢珠在竖直面内做匀速圆周运动,动能不变,重力势能变化,可以判断出机械能是变化的.在运动的过程中受重力和杆的弹力作用,杆的弹力和重力的合力提供向心力,故钢珠在最高点与最低点时杆的弹力的方向一定与杆平行,但可能与杆同向,也可能与杆反向.最低点时方向肯定向上.

解答 解:A、两个钢珠在竖直面内做匀速圆周运动,动能不变,重力势能不断变化,所以其机械能不守恒.故A错误;
B、钢珠M由图示的位置运动到最低点的过程中,动能不变,重力对其做功是mg•2L,根据动能定理知,总功为零,则杆对M做功为-2mgL.故B错误;
C、当轻杆呈水平状态时,杆的弹力和重力的合力提供向心力,M的受力如图,则:F=$\sqrt{(mg)^{2}+(m\frac{{v}^{2}}{L})^{2}}$=$\sqrt{5}$mg.故C正确;
D、N到达最高点时,设在最高点时,假设杆的作用力向下,根据向心力公式得:
   mg+F=m$\frac{{v}^{2}}{L}$
解得:T=mg.故D正确
故选:CD

点评 该题中两钢珠都做匀速圆周运动,均由合力充当向心力,要注意杆对小球可以是拉力,可以是支持力,要注意对小球的受力分析.

练习册系列答案
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11.兴趣小组的同学想测量一捆带绝缘漆的镍铬合金丝的长度.
(1)如图1所示,他们用螺旋测微器测得合金丝的直径d=0.200mm.查得镍铬合金丝的电阻率为,若测出合金丝的电阻为R,则合金丝的长度可以根据公式L=$\frac{πR{d}^{2}}{4ρ}$求出(用ρ、d、R 表示).
(2)他们用表盘如图2所示的多用电表测量合金丝的电阻.先将选择开关调到电阻挡的“X10”位置,将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插扎,把两笔尖相互接触,调节T(选填“S”或“T”),使多用电表的指针指向电阻挡的0(选填“0”或“∞”)刻线.之后将红、黑表笔的笔尖分别与合金丝两端接触,发现指针偏转角度过大,于是他们将选择开关调到电阻挡的×1(选填“X1”或“X100”)位置.

(3)正确选择挡位并重新调零后,他们将红、黑表笔分别与合金丝的两端接触,测得合金丝的电阻为15Ω.他们还想用伏安法测量合金丝的电阻时,发现实验室提供的电表内阻约0.5Ω,电压表内阻约3kΩ.为减小测量误差,在实验中应采用图3中的甲(选填“甲”或“乙”)电路.
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