問題詳情:
如圖,柔軟的輕繩一端系一質量爲m的環,環套在豎直固定的光滑直杆上,杆上的A點與光滑的輕小定滑輪等高,杆上的B點在A點下方距離爲d處。定滑輪與直杆的距離也爲d,質量爲2m的重物懸掛在輕繩的另一端。現將環從A處由靜止釋放,下列說法正確的是( )
A.環到達B處時,環與重物的速度大小相等
B.環從A到B,環減少的機械能等於重物增加的機械能
C.環到達B處時,重物上升的高度
D.環能下降的最大高度爲
【回答】
BD
【解析】
環剛開始釋放時,重物由靜止開始加速。根據數學幾何關係求出環到達B處時重物上升的高度。對B的速度沿繩子方向和垂直於繩子方向進行分解,在沿繩子方向上的分速度等於重物的速度,從而求出環在B處速度與重物的速度之比。環和重物組成的系統,機械能守恆。由系統的機械能守恆列式,求環能下降的最大高度.
【詳解】
環到達B處時,對環B的速度沿繩子方向和垂直於繩子方向分解,在沿繩子方向上的分速度等於重物的速度,有,所以有,A錯誤;環下滑過程中無摩擦力做功,故系統機械能守恆,則有環減小的機械能等於重物增加的機械能,B正確;根據幾何關係有,環從A下滑至B點時,下降的高度爲d,則重物上升的高度,C錯誤;設環下滑到最大高度爲h時環和重物的速度均爲0,此時重物上升的最大高度爲,根據系統的機械能守恆有:,解得:,D正確.
知識點:運動的合成與分解
題型:選擇題