Question

3．某同學(xué)做了一個(gè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，如圖所示，將一金屬球通過一輕質(zhì)彈簧懸掛于O點(diǎn)，并用一水平方向的細(xì)繩拉住，然后將水平細(xì)繩剪斷，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，水平細(xì)繩剪斷后金屬球在第一次向左擺動(dòng)以及回?cái)[過程的一段運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示．根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡以及相關(guān)的物理知識(shí)，該同學(xué)得出以下幾個(gè)結(jié)論，其中正確的是（　�。�

• A． 水平細(xì)繩剪斷瞬間金屬球的加速度方向一定水平向左
• B． 金屬球運(yùn)動(dòng)到懸點(diǎn)O正下方時(shí)所受合力方向豎直向上
• C． 金屬球速度最大的位置應(yīng)該在懸點(diǎn)O正下方的左側(cè)
• D． 金屬球運(yùn)動(dòng)到最左端時(shí)速度為零，而加速度不為零

Answer 1

分析 （1）細(xì)繩未剪斷前根據(jù)三力平衡的特點(diǎn)可確定金屬球的重力與彈簧彈力合力的方向，當(dāng)細(xì)繩剪斷的瞬間彈簧的彈力未發(fā)生變化，即此時(shí)物體所受合力的方向與細(xì)繩未剪斷前重力與彈力合力的方向一致，以此對(duì)A選項(xiàng)做出判斷
（2）當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到懸點(diǎn)O的正下方時(shí)根據(jù)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件和速度與合力的方向確定B、C是否正確

解答 解：A、細(xì)繩未剪斷前，設(shè)小球的重力為G、彈簧的彈力為F、細(xì)繩的拉力為T，由于金屬球處于平衡狀態(tài)，則根據(jù)三力平衡可知G與F的合力與T等大反向，即G與F合力的方向水平向左．
     細(xì)繩被剪斷的瞬間細(xì)繩的拉力突然消失，而彈簧彈力的大小和方向均不發(fā)生變化即仍為F，所以此時(shí)小球所受重力G與彈簧彈力F合力的方向仍水平向左，根據(jù)牛頓第二定律中力與加速度的同向性可知在細(xì)繩被剪斷的瞬間小球加速度的方向水平向左，故A正確．
B、當(dāng)金屬球運(yùn)動(dòng)到懸點(diǎn)O正下方時(shí)，如圖甲所示，根據(jù)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件結(jié)合受力分析可知，此時(shí)物體所受合力方向?yàn)樨Q直向下，如圖所示；故B錯(cuò)誤．

C、如圖甲所示，當(dāng)金屬球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正下方時(shí)，小球所受合力與小球的速度呈銳角，在此以后的一段時(shí)間內(nèi)小球的速度將增大，故C正確
D、金屬球運(yùn)動(dòng)到最左端時(shí)水平方向的速度為零，而不是合速度為零，故D錯(cuò)誤
故選：AC

點(diǎn)評(píng) 本題考察了牛頓第二定律的瞬時(shí)性、細(xì)繩和彈簧彈力的特點(diǎn)、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件、曲線運(yùn)動(dòng)中速度與合力的關(guān)系，涉及面較廣，難度較大；