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必修2
第五章 曲线运动
5.1 曲线运动
绳、杆的关联速度问题
如图所示,在固定的光滑水平杆上,质量为$2m$的物体$P$用细线跨过光滑的定滑轮连接质量为$3m$的物体$Q$,用手托住$Q$使整个系统静止,此时轻绳刚好拉直,且$AO=L$,$OB=h$,$AB\lt BO$,重力加速度为$g$。现由静止释放$Q$,让$P$、$Q$开始运动,则下列说法正确的是$(\qquad)$
当物体$P$运动到$B$处时,此时物体$P$速度最小,物体$Q$速度最大
","在物体$P$向右运动过程中,物体$P$的动能一直增大,物体$Q$的机械能一直减小
","物体$Q$质量不变,物体$P$质量越大,运动过程中所能达到的最大动能也越大
","物体$P$运动的最大速度为$\\sqrt{3g(L-h)}$
"]$\rm A$、在$P$物体从$A$滑到$B$的过程中,细线的拉力对$P$做正功,$P$的速度增大。$P$从$B$向右运动的过程中,细线的拉力对$P$做负功,$P$的速度减小,所以$P$运动到$B$点时速度最大,此时$Q$的速度为$0$,故$A$错误;
$B$、$P$物体从$A$滑到$B$的过程中,细线的拉力对$P$做正功,$P$的速度增大。$P$从$B$向右运动的过程中,细线的拉力对$P$做负功,$P$的速度减小,$P$的动能先增大后减小,由整体机械能守恒,$Q$的机械能先减小后增大,故$\rm B$错误;
$\rm C$、由$A$、$B$系统的机械能守恒得:$E_{k}=m_{Q}(L-h)$,所以$Q$的质量越大,动能越大,故$\rm C$错误;
$\rm D$、由$A$、$B$系统的机械能守恒得:$3mg(L-h)=\dfrac{1}{2} \times 2mv^{2}$,可得$P$运动的最大速度为$v=\sqrt{3g(L-h)}$,故$\rm D$正确。
应选:$\rm D$。
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