Question

4．質(zhì)量不計(jì)的直角形支架兩端分別連接質(zhì)量為m和2m的小球A和B．支架的兩直角邊長(zhǎng)度分別為2l和l，支架可繞固定軸O在豎直平面內(nèi)無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示．開(kāi)始時(shí)OA邊處于水平位置，由靜止釋放，則（　�。�

• A． A球的速度最大時(shí)，角BOA的角平分線(xiàn)在豎直方向
• B． A球的速度最大時(shí)，兩小球的重力勢(shì)能之和最小
• C． A球的速度最大時(shí)，A球在其運(yùn)動(dòng)圓周的最低點(diǎn)
• D． A球的速度最大時(shí)，兩直角邊與豎直方向的夾角為45°

Answer 1

分析 AB兩個(gè)球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，但對(duì)于單個(gè)的球來(lái)說(shuō)機(jī)械能是不守恒的，根據(jù)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒列式可以求得AB之間的關(guān)系，同時(shí)由于AB是同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的，它們的角速度的大小相同．

解答 解：ABC、根據(jù)題意知兩球的角速度相同，線(xiàn)速度之比為：
V_A：V_B=ω•2l：ω•l=2：1，
當(dāng)OA與豎直方向的夾角為θ時(shí)，由機(jī)械能守恒得：
mg•2lcosθ-2mg•l（1-sinθ）=$\frac{1}{2}$mV_A²+$\frac{1}{2}$•2mV_B²，
解得：V_A²=$\frac{8}{3}$gl（sinθ+cosθ）-$\frac{8}{3}$gl，
由數(shù)學(xué)知識(shí)知，當(dāng)θ=45°時(shí)，sinθ+cosθ有最大值，故AD正確，C錯(cuò)誤；
B、由機(jī)械能守恒可知，二者的動(dòng)能最大，兩球總重力勢(shì)能最小，故B正確；
故選：ABD

點(diǎn)評(píng) 本題中的AB的位置關(guān)系并不是在一條直線(xiàn)上，所以在球AB的勢(shì)能的變化時(shí)要注意它們之間的關(guān)系，在解題的過(guò)程中還要用到數(shù)學(xué)的三角函數(shù)的知識(shí)，要求學(xué)生的數(shù)學(xué)基本功要好，本題由一定的難度．