Question

1．如圖所示，一輕繩系著可視為質(zhì)點的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，已知繩長為l，重力加速度為g，小球在最低點Q的速度為v₀，則（　�。�

• A． 小球運動到最低點Q時，處于失重狀態(tài)
• B． 小球的速度v₀越大，則在P、Q兩點繩對小球的拉力差越大
• C． 當(dāng)v₀＞$\sqrt{6gl}$時，小球一定能通過最高點P
• D． 當(dāng)v₀＜$\sqrt{gl}$時，輕繩始終處于繃緊狀態(tài)

Answer 1

分析 根據(jù)加速度的方向確定小球處于超重還是失重，根據(jù)牛頓第二定律和動能定理求出小球在P、Q兩點的拉力之差，從而分析判斷．根據(jù)最高點的最小速度，結(jié)合動能定理求出最低點的最小速度，從而判斷小球能否通過最高點．當(dāng)v₀＜$\sqrt{gl}$時，通過小球運動狀態(tài)分析輕繩是否處于繃緊狀態(tài)．

解答 解：A、小球運動到最低點Q時，由于合力的方向向上，加速度向上，則小球處于超重狀態(tài)，故A錯誤．
B、在Q點，根據(jù)牛頓第二定律得，${T}_{Q}-mg=m\frac{{{v}_{0}}^{2}}{l}$，在最高點，根據(jù)牛頓第二定律得，${T}_{P}+mg=m\frac{{{v}_{P}}^{2}}{l}$，根據(jù)動能定理得，$-mg•2l=\frac{1}{2}m{{v}_{P}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}$，
聯(lián)立解得T_Q-T_P=6mg，故B錯誤．
C、小球通過P點的最小速度${v}_{P}=\sqrt{gl}$，根據(jù)動能定理得，$-mg•2l=\frac{1}{2}m{{v}_{P}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{0}}^{2}$，最低點的最小速度${v}_{0}=\sqrt{5gl}$，當(dāng)v₀＞$\sqrt{6gl}$時，小球一定能通過最高點P，故C正確．
D、當(dāng)v₀＜$\sqrt{gl}$時，小球不會越過N點，在底端來回擺動，輕繩始終處于繃緊狀態(tài)，故D正確．
故選：CD．

點評 本題考查了牛頓第二定理和動能定理的綜合運用，知道最高點的臨界情況，注意繩模型與桿模型的區(qū)別．