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  • 如图所示，放置在水平地面上的支架质量为M，支架顶端用细线拴着的摆球质量为m，现将摆球拉至水平位置，然后从静止释放，摆球运动过程中，支架始终不动，则从释放至运动到最低点的过程中有（ ）试题及答案-多选题-云返教育

      • 试题详情

      如图所示，放置在水平地面上的支架质量为M，支架顶端用细线拴着的摆球质量为m，现将摆球拉至水平位置，然后从静止释放，摆球运动过程中，支架始终不动，则从释放至运动到最低点的过程中有（　　）

      试题解答

      B:C
      解：A、在释放瞬间，m的速度为零，根据F=m
      v2
      R
      ，细线拉力为零，
      对支架受力分析，支架受重力和地面对它的支持力，处于静止状态．
      所以在释放瞬间，支架对地面压力为Mg．故A错误．
      B、对小球在向下运动过程中某一位置进行受力分析：

      当小球绕圆心转过角度为θ时，具有的速度v，根据动能定理得：
      mgRsinθ=
      1
      2
      mv2，v=
      √2gRsinθ

      根据牛顿第二定律得：
      T-mgsinθ=m
      v2
      R

      T=mgsinθ+2mgsinθ=3mgsinθ
      而此时支架受重力、支持力、绳子的拉力、地面摩擦力．根据平衡条件得：
      在竖直方向上有：Tsinθ+Mg=F      N
      所以 F      N=3mgsin2θ+Mg，摆动过程中θ逐渐增大，所以地面对支架的支持力也逐渐增大，
      根据牛顿第三定律：即摆动过程中，支架对地面压力一直增大，故B正确．
      C、在从释放到最低点过程中，根据动能定理得：
      mgR=
      1
      2
      mv2 ①
      在最低点绳子拉力为T，对小球受力分析：小球受重力和绳子拉力，根据牛顿第二定律得：
      T-mg=m
      v2
      R
      　②
      当小球在最低点时，支架受重力、支持力、绳子的拉力．根据平衡条件得：
      F      N=Mg+T ③
      解①②③得：F      N=（3m+M）g故C正确．
      D、1．小球在开始运动时的速度为零，
      则这时重力的功率P      1=mgV0=0
      2．当小球绕圆心转过角度为θ时，具有的速度v，根据动能定理得：
      mgRsinθ=
      1
      2
      mv2，v=
      √2gRsinθ

      并且重力与速度的方向夹角为θ，则这时重力的功率P      2
      P      2=mg?v?cosθ=mgcosθ?
      √2gRsinθ
      ＞0
      3．当小球运动到最低点时，速度的方向水平垂直于重力的方向，
      P      3=mg?v'?cos90°=0，
      所以P      3=0
      因此重力功率变化为：先变大后变小，故D错误．
      故选BC．
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