Question

2．如圖，手持一根長(zhǎng)為l的輕繩的一端在水平桌面上做半徑為r、角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，繩始終保持與該圓周相切，繩的另一端系一質(zhì)量為m的小木塊，木塊也在桌面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，不計(jì)空氣阻力，則（　　）

• A． 木塊只受重力、桌面的支持力和繩子拉力的作用
• B． 繩的拉力大小為mω²（l²+r²）${\;}^{\frac{1}{2}}$
• C． 手對(duì)木塊不做功
• D． 手拉木塊做功的功率等于$\frac{m{ω}^{3}r（{l}^{2}+{r}^{2}）}{l}$

Answer 1

分析 小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)小球沿著半徑方向和垂直于半徑方向的受力可以求得繩的拉力的大小，根據(jù)功率的公式可以求得收對(duì)細(xì)線做功的功率的大�。�

解答 解：A、木塊受重力、桌面的支持力和繩子的拉力，由于在水平方向上，拉力不是指向圓心，所以木塊要做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則必定受到桌面摩擦力作用，故A錯(cuò)誤；
B、手握著細(xì)繩做的是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以細(xì)繩的另外一端小球隨著小球做的也是勻速圓周運(yùn)動(dòng)；
設(shè)大圓為R．由圖分析可知R=$\sqrt{{r}^{2}+{l}^{2}}$，設(shè)繩中張力為T，則Tcosφ=mRω²，cosφ=$\frac{l}{R}$故T=$\frac{m{ω}^{2}{R}^{2}}{l}$，所以B錯(cuò)誤；
C、繩子拉力對(duì)小球做功，手的拉力對(duì)小球做功，故C錯(cuò)誤；
D、手拉木塊做功的功率P=T•V=$\frac{m{ω}^{2}{R}^{2}}{l}$•ω•r=$\frac{m{ω}^{3}r（{l}^{2}+{r}^{2}）}{l}$，故D正確；
故選：D．

點(diǎn)評(píng) 小球的受力分析是本題的關(guān)鍵，根據(jù)小球的受力的狀態(tài)分析，由平衡的條件分析即可求得小球的受力和運(yùn)動(dòng)的情況．