Question

3．課堂上老師做了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，在固定點(diǎn)O用細(xì)線(xiàn)懸掛小球構(gòu)成單擺，將一直尺的左端置于O點(diǎn)的正下方的P點(diǎn)與擺線(xiàn)接觸，如圖所示．在豎直平面內(nèi)將擺球向左拉至水平標(biāo)志線(xiàn)上，從靜止釋放，當(dāng)擺球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，直尺在P 點(diǎn)擋住擺線(xiàn)，擺線(xiàn)碰到直尺，小球繼續(xù)向右擺動(dòng)．對(duì)小球的這次運(yùn)動(dòng)過(guò)程用閃光頻率不變的頻閃照相的方法進(jìn)行記錄，所得到照片的示意圖如圖4所示．照片記錄了小球從左至右通過(guò)11個(gè)不同位置時(shí)的像，且拍得第1和第11個(gè)小球的像時(shí)，小球恰好分別位于兩側(cè)的最高點(diǎn)，且均在水平標(biāo)志線(xiàn)上．（空氣阻力可以忽略）
①對(duì)于圖4所拍攝的這個(gè)現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是AC．（選填選項(xiàng)前面的字母）
A．小球在擺向最低點(diǎn)的過(guò)程中，閃光照片上任意兩個(gè)相鄰位置之間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，重力對(duì)小球的沖量都相等
B．小球在擺向最低點(diǎn)的過(guò)程中，閃光照片上任意兩個(gè)相鄰位置之間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，重力對(duì)小球做的功都相等
C．向上移動(dòng)直尺改變擋住懸線(xiàn)的位置，懸線(xiàn)對(duì)小球的最大拉力將變小
D．小球運(yùn)動(dòng)到從左至右拍攝第5個(gè)和第9個(gè)像的位置時(shí)，具有相等的動(dòng)能
E．小球從左至右擺動(dòng)至最低點(diǎn)的過(guò)程中，重力對(duì)小球做功的功率越來(lái)越大
②小球從左向右經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，擺線(xiàn)在P 點(diǎn)被擋住的瞬間與被擋住前瞬間相比，小球運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小將不變（選填“變大”、“變小”或“不變”）、加速度大小將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）；擺線(xiàn)碰到直尺前后瞬間的角速度之比為4：9．

Answer 1

分析 重力沖量為I=mgt，功率為P=FVcosθ，據(jù)此確定兩量的變化；
擺球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，線(xiàn)速度不變，半徑變小，由a=$\frac{{v}^{2}}{r}$可知加速度的變化．根據(jù)線(xiàn)速度與角速度的關(guān)系判斷角速度的變化．

解答 解：①A．小球在擺向最低點(diǎn)的過(guò)程中，閃光照片上任意兩個(gè)相鄰位置之間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程時(shí)間相同，重力對(duì)小球的沖量都相等，則A正確
B．小球在擺向最低點(diǎn)的過(guò)程中，閃光照片上任意兩個(gè)相鄰位置之間的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，重力與小球速度方向的夾角不相等，做的功不相等，則B錯(cuò)誤
C．A、擺線(xiàn)碰到障礙物前后瞬間，小球的線(xiàn)速度大小不變，根據(jù)牛頓第二定律得，F(xiàn)-mg=m$\frac{{v}^{2}}{r}$，r變大，則張力變大，則C正確
D．小球運(yùn)動(dòng)到從左至右拍攝第5個(gè)像與第9個(gè)像的位置不為對(duì)稱(chēng)關(guān)系，則運(yùn)動(dòng)不同，則D錯(cuò)誤
E、小球從左至右擺動(dòng)至最低點(diǎn)的過(guò)程中，力與速度的夾角θ變大，則P=Fvcosθ變小，E錯(cuò)誤
故選：AC
②擺線(xiàn)在P 點(diǎn)被擋住的瞬間與被擋住前瞬間相比，小球運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度大小不變，由a=$\frac{{v}^{2}}{r}$可知加速度變大，由$ω=\frac{v}{r}$知角速度變大
   其運(yùn)動(dòng)可當(dāng)作單擺，兩邊對(duì)應(yīng)周期之比為3：2，則由T=$2π\(zhòng)sqrt{\frac{l}{g}}$ 知$\frac{{r}_{1}}{{r}_{2}}$=$\frac{9}{4}$則$\frac{{ω}_{1}}{{ω}_{2}}$=$\frac{{r}_{2}}{{r}_{1}}$=$\frac{4}{9}$
故答案為：（1）①AC   ②不變；變大；4：9

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵知道擺線(xiàn)經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)與障礙物碰撞前后的線(xiàn)速度大小不變，難度不大，屬于基礎(chǔ)題．