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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$\\dfrac{9}{5}mg$
"]$\rm AB$.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$BC$与$AC$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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