| 斜面问题 题目答案及解析

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必修1

第四章 牛顿运动定律

4.6 用牛顿运动定律解决问题(一)

斜面问题

如图所示,倾角为$30^\circ $的光滑斜面固定在水平面上,斜面顶端$B$固定有轻质滑轮,轻绳左右两端分别连接质量均为$m$的物块$P$和小球$Q$,并跨过滑轮。小球$Q$还连接另一根长度为$4L$的轻绳。此轻绳另一端固定在$A$点,连接小球$Q$两端的绳一开始刚好拉直且水平,$AB$距离为$5L$。静止释放小球$Q$,到达$C$位置时,$BC$距离为$3L$,已知$\sin 37^\circ =0.6$$\cos 37^\circ =0.8$,重力加速度为$g$。小球由静止释放运动到$C$位置的过程中,则$(\qquad)$

["

运动过程中物块与小球的速度大小始终相等

","

小球$Q$运动到$C$位置时,其速度大于物块的速度

","

小球$Q$运动到$C$位置的速度大小为$\\sqrt{\\dfrac{7}{5}gL}$

","

小球运动到$C$位置时,$A$点受力大小为$\\dfrac{9}{5}mg$

"]
[["C"]]

$\rm AB$.小球围绕$A$做圆周运动,速度方向垂直$AC$,根据关联速度分析方法,只有当$BC$$AC$垂直时,小球的速度等于$BC$绳的速度,即等于物块$P$的速度,故$\rm AB$错误;

$\rm C$.小球运动到$C$位置,有$v_{P}=v_{Q}$

又根据机械能守恒定律有$mg \cdot \dfrac{12}{5}L-mg(3L-L)\sin 30{^\circ}=\dfrac{1}{2}mv_{{P}}^{2}+\dfrac{1}{2}mv_{{Q}}^{2}$

继而解得$v_{{Q}}=\sqrt{\dfrac{7}{5}gL}$,故$\rm C$正确;

$\rm D$.在$C$点,有$F-\dfrac{3}{5}mg=m\dfrac{v_{{Q}}^{2}}{4L}$

解得$F=\dfrac{19}{20}mg$,故$\rm D$错误。

故选:$\rm C$

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