Question

【題目】如圖，AB為一光滑水平橫桿，橫桿上固定有一個阻擋釘C。桿上套一質量不計的輕環，環上系一長為L且足夠牢固、不可伸長的輕細繩，繩的另一端拴一質量為m的小球，現將輕環拉至C左邊L/5處并將繩拉直，讓繩與AB平行，然后由靜止同時釋放輕環和小球。重力加速度為g，則關于之后的運動情況，下列描述正確的是

A. 小球還可以回到AB桿的高度

B. 小球在最低點的速度大小為

C. 小球到達最低點之前一直做曲線運動

D. 小球在最低點對繩子的拉力大小小于3mg

Answer 1

【答案】D

【解析】

輕環運動到阻擋釘C的過程中，輕環與小球水平方向動量守恒，由于桿上套的質量不計的輕環，所以小球水平方向速度為零，只有豎直方向的速度，小球做自由落體運動，此時輕細繩與水平方向的夾角為，則有，根據機械能守恒有，可得小球的速度為，輕環到阻擋釘C時小球的速度發生突變，速度大小為，輕環不動時小球以C為圓心的做圓周運動，到小球到最低點的過程中根據動能定理可得：，解得小球在最低點的速度大小為，小球在最低點對繩子的拉力大小，由于輕環到阻擋釘C時小球的速度發生突變，機械能有損失，所以小球不能回到AB桿的高度，故D正確，A、B、C錯誤；

描述正確的是選D。