题目内容

11.如图所示,长为L的轻杆一端固定一质量为m的小球,另一端安装在固定转动轴O上,杆可在竖直平面内绕轴O无摩擦地转动.若在最低点P处给小球一沿切线方向的初速度v0=2$\sqrt{gL}$.不计空气阻力,则(  )
A.小球不可能到达圆轨道的最高点Q
B.小球能到达圆周轨道的最高点Q,且在Q点受到轻杆向上的弹力
C.小球能到达圆周轨道的最高点Q,且在Q点受到轻杆向下的弹力
D.小球到达与圆心O等高点时,小球的向心加速度指向圆心O

分析 先根据动能定理判断小球能否到达P点,若能则小球在最高点时竖直方向上的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,求出小球在最高点的合力,从而确定小球受到的是拉力还是支持力.

解答 解:A、根据动能定理得:-mg•2L=$\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}$
把v0=2$\sqrt{gL}$带入解得:v=0.
则小球能够到达最高点Q,且在最高点合力为零,即在Q点受到轻杆向上的弹力.故B正确,AC错误;
D、向心加速度方向始终指向圆心,则小球到达与圆心O等高点时,小球的向心加速度指向圆心O,故D正确.
故选:BD.

点评 先根据动能定理判断小球能否到达P点,若能则小球在最高点时竖直方向上的合力提供向心力,根据牛顿第二定律,求出小球在最高点的合力,从而确定小球受到的是拉力还是支持力.

练习册系列答案
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19.某实验小组利用如图甲所示的装置探究功和动能变化的关系,他们将宽度为d的挡光片固定在小车上,用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与砝码盘相连,在水平桌面上的A、B两点各安装一个光电门,记录小车通过A、B时的遮光时间,小车中可以放置砝码.

(1)实验中木板略微倾斜,这样做目的是CD
A.为了使释放小车后,小车能匀加速下滑
B.为了增大小车下滑的加速度
C.可使得细线拉力做的功等于合力对小车做的功
D.可使得小车在未施加拉力时能匀速下滑
(2)实验主要步骤如下:
①将小车停在C点,在砝码盘中放上砝码,小车在细线拉动下运动,记录此时小车及小车中砝码的质量之和为M,砝码盘和盘中砝码的总质量为m,并使得m远小于M.小车通过A、B时的遮光时间分别为t1、t2,则小车通过A、B过程中动能的变化量△E=$\frac{1}{2}M[{(\frac{d}{t_2})^2}-{(\frac{d}{t_1})^2}]$(用字母M、t1、t2、d表示).
②在小车中增减砝码或在砝码盘中增减砝码,重复①的操作.
③如图乙所示,用游标卡尺测量挡光片的宽度d=0.550cm.
(3)表是他们测得的多组数据,其中M是小车及小车中砝码质量之和,|v22-v12|是两个速度的平方差,可以据此计算出动能变化量△E,F是砝码盘及盘中砝码的总重力,W是F在A、B间所做的功.表格中△E3=0.600J,W3=0.610J(结果保留三位有效数字).
次数M/kg|v22-v12|/(m/s)2△E/JF/NW/J
10.5000.7600.1900.4000.200
20.5001.650.4130.8400.420
30.5002.40△E31.220W3
41.0002.401.202.4201.21
51.0002.841.422.8601.43

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