Question

3．輕繩一端通過光滑的定滑輪與物塊P連接，另一端與套在光滑豎直桿上的圓環(huán)Q連接，Q從靜止釋放后，上升一定距離到達(dá)與定滑輪等高處，則在此過程中（　�。�

• A． 任意時刻P、Q兩物體的速度大小滿足v_P＜v_Q
• B． 任意時刻Q受到的拉力大小與P的重力大小相等
• C． 物塊P的機(jī)械能守恒
• D． 當(dāng)Q上升到與P等高時，它的機(jī)械能最大

Answer 1

分析 將物塊Q的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子的方向，Q沿繩子方向的分速度等于P的速度．結(jié)合平行四邊形定則求出P、Q速度的關(guān)系．通過繩子拉力對Q物體的做功情況，判斷物塊Q機(jī)械能的變化，從而得出何時機(jī)械能最大．

解答 解：A、將物塊Q的速度分解為沿繩子方向和垂直于繩子的方向，Q沿繩子方向的分速度等于P的速度．當(dāng)輕繩與桿的夾角為θ時，由速度的分解有：v_P=v_Qcosθ，cosθ＜1，則得 v_P＜v_Q．故A正確．
B、P先向下做加速運動，處于失重狀態(tài)，則繩的拉力大小小于P的重力大小，即Q受到的拉力大小小于P的重力大小，后向下減速，處于超重狀態(tài)，拉力大小大于P的重力大小，故B錯誤．
C、物塊P下落過程中，繩子拉力對P做負(fù)功，則P的機(jī)械能減小．對于物塊P和圓環(huán)Q組成的系統(tǒng)，只有重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能才守恒．故C錯誤．
D、除重力以外其它力做的功等于物體機(jī)械能的增量，物塊Q上升到與滑輪等高前，拉力做正功，機(jī)械能增加，物塊Q上升到與滑輪等高后，拉力做負(fù)功，機(jī)械能減�。�所以Q上升到與滑輪等高時，而不是升到與P等高時，機(jī)械能最大．故D錯誤．
故選：A

點評 解決本題的關(guān)鍵會對速度進(jìn)行分解，以及掌握功能關(guān)系，除重力以外其它力做功等于機(jī)械能的增量，并能靈活運用．