选择题4.0分
物理

19.如图,两质量均为m的小球,通过长为L的不可伸长轻绳水平相连,从某一高处自由下落,下落过程中绳处于水平伸直状态。在下落h高度时,绳的中点碰到水平放置的光滑钉子O。重力加速度为g,空气阻力不计,则(    )

A

小球从开始下落到刚到达最低点的过程中机械能守恒

B

从轻绳与钉子相碰到小球刚到达最低点的过程,重力的瞬时功率先增大后减小

C

小球刚到达最低点时速度大小为

D

小球刚到达最低点时的加速度大小为(+2)g

正确答案及相关解析

正确答案

ABD

解析

对于两小球和轻绳组成的系统,从开始下落到刚到达最低点的过程中,只有小球的重力做功,系统机械能守恒,A选项正确;如图所示,

重力的瞬时功率为P=mgvsinθ,其中v会逐渐增大,由机械能守恒有:2mg(h+)=2×mv2,可以解得v=,所以重力的瞬时功率为P=mgvsinθ=mg,由数学知识可知,重力的瞬时功率先增大后减小,B选项正确;同理从开始到最低点的过程由机械能守恒有:2mg(h+)=2×mv2,所以最低点的速率为,C选项错误;解出最低点速率后,在最低点对小球由圆周运动的规律可知加速度a=

考查方向

牛顿运动定律、功率、机械能守恒定律

解题思路

机械能守恒的条件是:“对于选定的系统,若只有重力或弹簧弹力做功,系统的机械能总和保持不变”,求力的瞬时功率的公式为P=Fvcosθ,其中θ为力与速度正方向间的夹角,也可以结合极限法判断重力瞬时功率的变化情况。由机械能守恒定律可以求出小球刚到达最低点的速度,结合圆周运动的牛二律动力学方程可以判定加速度的大小。

易错点

机械能守恒的条件把我不准确

知识点

牛顿第二定律 功率 机械能守恒定律