问题详情:
一质量为m的小方块(可视为质点),系在一伸直的轻绳一端,绳的另一端固定在粗糙水平面上,绳长为r,给小方块一沿垂直轻绳的初速度v0,小方块将在该水平面上以绳长为半径做圆周运动,运动一周后,其速率变为,则以下说法不正确的是( )
A.小方块运动一周的时间为
B.绳拉力的大小随小方块转过的角度均匀减小
C.如果初速度v0较小,绳的拉力可能为0
D.小方块运动一周克服摩擦力做的功为mv
【回答】
考点:向心力;牛顿第二定律.
专题:牛顿第二定律在圆周运动中的应用.
分析:1、小方块做圆周运动,则小方块受到绳子的拉力提供向心力;
利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中,可以看做小方块做加速度为a=μg的匀减速直线运动,
则v2=2ax=2μgx,又因为x=rθ,求得F的表达式,判定拉力的大小随小方块转过的角度均匀减小;
利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中的平均速度为,根据平均速度公式得时间与路程的关系,化简可解得运动一周的时间;
对小方块运用动能定理,小方块运动一周克服摩擦力做的功,化简可得克服摩擦力做的功Wf,
解答: 解:A、根据平均速度公式得:2πr=t,解得t=,又利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中的平均速度为
==v0,
所以t==,故A正确;
B、绳子的拉力提供向心力故绳的拉力F=.
利用“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中,可以看做小方块做加速度为a=μg的匀减速直线运动,
则v2=2ax=2μgx,又因为x=rθ,
所以F=•rθ=2μmgθ,即绳拉力的大小随小方块转过的角度均匀减小,故B正确;
C、小方块做圆周运动绳子的拉力提供向心力,拉力不可以为零,故C错误;
D、对小方块运用动能定理,小方块运动一周摩擦力做的功Wf=m()2﹣mv02=mv02,故克服摩擦力做功为mv02,故D正确.
题目要求选不正确的,故选:C.
点评:本题要掌握“化曲为直”的思想,小方块在运动一周过程中,可以看做小方块做加速度为a=μg的匀减速直线运动,这一点是解题的关键.
知识点:向心力
题型:选择题