Question

一根長為l的細(xì)繩，一端系一小球，另一端懸掛于O點(diǎn)．將小球拉起使細(xì)繩與豎直方向成60°角．在O點(diǎn)正下方A、B、C三處先后釘一光滑小釘，使小球由靜止擺下后分別被三個(gè)不同位置的釘子擋住．已知OA=AB=BC=CD=，如圖所示，則小球繼續(xù)擺動(dòng)的最大高度h_A，h_B，h_C（與D點(diǎn)的高度差）之間的關(guān)系是（ ）

A．h_A=h_B=h_C
B．h_A＞h_B＞h_C
C．h_A＞h_B=h_C
D．h_A=h_B＞h_C

Answer 1

【答案】分析：由機(jī)械能守恒可求得小球在最低點(diǎn)的速度，若擺長大于等于小球下落的高度，則小球可以回到等高點(diǎn)；但若半徑較小時(shí)，要考慮重力與向心力的關(guān)系，分析能否到等高點(diǎn)．
解答：解：小球拉開60°放手，故小球升高的高度為：
h=L-Lcos60°=L
由機(jī)械能守恒定律可知，由mgh=mv²得：
到達(dá)最低點(diǎn)的速度：v=釘子在A、B兩時(shí)，小球能擺到等高的位置H_A=H_B；
當(dāng)釘子放在C點(diǎn)時(shí)，小球擺到最低點(diǎn)后開始以C點(diǎn)為圓心，以L為半徑做圓周運(yùn)動(dòng)，若能到達(dá)最高點(diǎn)，最高點(diǎn)處有最小速度，速度不能為零；但由機(jī)械能守恒知，如果能到達(dá)最高點(diǎn)，速度為零；故小球無法到達(dá)最高點(diǎn)；所以上升不到原下落點(diǎn)高度，故H_A=H_B＞H_C
故選D．
點(diǎn)評(píng)：在機(jī)械能守恒定律的考查中常常和單擺、圓周運(yùn)動(dòng)等相結(jié)合，要能靈活根據(jù)各種運(yùn)動(dòng)的不同性質(zhì)分析可能的能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系．