一根长为的轻杆下端固定一个质量为的小球,上端连在光滑水平轴上,轻杆可绕水平轴在竖直平面内运动(不计空气阻力).当小球在最低点时给它一个水平初速度,小球刚好能做完整的

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 匀速圆周运动/2022-09-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

一根长为的轻杆下端固定一个质量为的小球,上端连在光滑水平轴上,轻杆可绕水平轴在竖直平面内运动(不计空气阻力).当小球在最低点时给它一个水平初速度,小球刚好能做完整的圆周运动.若小球在最低点的初速度从逐渐增大,则下列判断正确的是(   )
A.小球能做完整的圆周运动,经过最高点的最小速度为
B.小球在最高点对轻杆的作用力先减小后增大
C.小球在最低点对轻杆的作用力先增大后减小
D.小球在运动过程中所受合外力的方向始终指向圆心

◎ 答案

B

◎ 解析

A、设轻杆对小球的作用力大小为F,方向向上,小球做完整的圆周运动经过最高点时,对小球,由牛顿第二定律得mg-F=,当轻杆对小球的作用力大小F=mg时,小球的速度最小,最小值为零,所以A错.
B、由mg-F=,可得在最高点轻杆对小球的作用力F=mg-m,若小球在最低点的初速度从v0逐渐增大,小球经过最高点时的速度v也逐渐增大,所以轻杆对小球的作用力F先减小后方向增大(先为支持力后为拉力,正负表示力的方向).由牛顿第三定律可得小球在最高点对轻杆的作用力先减小后增大,因此选项B正确.
C、在最低点,由F-mg=m,可得轻杆对小球的作用力(拉力)F=mg+m,若小球在最低点的初速度从v0逐渐增大,则轻杆对小球的作用力(拉力)一直增大,选项C错.
D、轻杆绕水平轴在竖直平面内运动,小球不是做匀速圆周运动,所以合外力的方向不是始终指向圆心,只有在最低点和最高点合外力的方向才指向圆心,选项D错.
故选B.

◎ 知识点

    专家分析,试题“一根长为的轻杆下端固定一个质量为的小球,上端连在光滑水平轴上,轻杆可绕水平轴在竖直平面内运动(不计空气阻力).当小球在最低点时给它一个水平初速度,小球刚好能做完整的…”主要考查了你对  【匀速圆周运动】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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