如图所示,长为L的轻杆,一端固定着一个小球,另一端可绕光滑的水平轴转动,使小球在竖直平面内运动.设小球在最高点的速度为v,则(  )A. v的最小值为gLB. v若增大,此时所需的向心力将减小C. 当v由gL逐渐增大时,杆对球的弹力也逐渐增大D. 当v由gL逐渐减小时,杆对球的弹力也逐渐减小

问题描述:

如图所示,长为L的轻杆,一端固定着一个小球,另一端可绕光滑的水平轴转动,使小球在竖直平面内运动.设小球在最高点的速度为v,则(  )
A. v的最小值为

gL

B. v若增大,此时所需的向心力将减小
C. 当v由
gL
逐渐增大时,杆对球的弹力也逐渐增大
D. 当v由
gL
逐渐减小时,杆对球的弹力也逐渐减小

A、由于杆能支撑小球,因此v的极小值为零.故A错误.
B、根据向心力公式Fn=m

v2
r
知,速度逐渐增大,向心力也逐渐增大.故B正确.
C、当v=
gL
时,杆对球没有作用力,v由
gL
逐渐增大,杆对球有向下的拉力,根据牛顿第二定律得:F+mg=m
v2
L
,得F=m
v2
L
-mg,可见,v增大,F增大.故C正确.
D、v由
gL
逐渐减小时,杆对球有向上的支持力,有mg-F=m
v2
L
,解得F=mg-m
v2
L
,速度减小,则杆子的弹力增大.故D错误.
故选:C.
答案解析:小球在竖直平面内作圆周运动,在最高点时,由于杆能支撑小球,小球速度的极小值为零;根据向心力公式Fn=m
v2
r
分析速度增大时,向心力如何变化;
当v=
gL
时,杆对球没有作用力,v由
gL
逐渐增大时,杆对球有向下的拉力;v由
gL
逐渐减小时,杆对球有向上的支持力,根据牛顿第二定律分析杆对球的弹力的变化情况.
考试点:向心力;牛顿第二定律.
知识点:此题是轻杆模型,要掌握两个临界速度:一、小球恰好到达最高点的临界速度是零;二、杆对球没有弹力的临界速度v=
gL
.根据牛顿第二定律分析弹力随速度的变化情况.