問題詳情:
如圖所示,一輕繩繞過無摩擦的兩個輕質小定滑輪O1、O2和質量為m的小球連接,另一端與套在光滑直杆上質量也為m的小物塊連接,已知直杆兩端固定,與兩定滑輪在同一豎直平面內,與水平面的夾角θ=60°,直杆上C點與兩定滑輪均在同一高度,C點到定滑輪O1的距離為L,重力加速度為g,設直杆足夠長,小球運動過程中不會與其他物體相碰.現將小物塊從C點由靜止釋放,當小物塊沿杆下滑距離也為L時(圖中D處),下列説法正確的是( )
A.小物塊剛釋放時輕繩中的張力一定大於mg
B.小球下降最大距離為L(1﹣)
C.小物塊在D處的速度與小球速度大小之比為2:
D.小物塊在D處的速度大小為
【回答】
BD牛頓第二定律;運動的合成和分解.
【分析】當拉物塊的繩子與直杆垂直時,小球下降的距離最大,根據幾何關係求出小球下降的最大距離.將小物塊的速度分解為沿繩子方向和垂直於繩子方向,沿繩子方向的分速度等於小球的速度.
【解答】解:A、剛釋放的瞬間,小球的瞬間加速度為零,拉力等於重力,故A錯誤;
B、當拉物塊的繩子與直杆垂直時,小球下降的距離最大,根據幾何關係知,,故B正確;
C、將小物塊的速度分解為沿繩子方向和垂直繩子方向,沿繩子方向的分速度等於小球的速度,根據平行四邊形定則知,小物塊在D處的速度與小球的速度之比為,故C錯誤;
D、設小物塊下滑距離為L時的速度大小為v,此時小球的速度大小為,則
對滑塊和小球組成的系統根據機械能守恆定律,有:
解得,故D正確;
故選:BD
【點評】解決本題的關鍵知道兩物體組成的系統,只有重力做功,機械能守恆,以及知道物塊與之間的距離最小時,小球下降的高度最大,知道物塊沿繩子方向的分速度等於小球的速度.
知識點:牛頓第二定律
題型:多項選擇