问题 选择题

一根长为l的细绳,一端系一小球,另一端悬挂于O点.将小球拉起使细绳与竖直方向成60°角.在O点正下方A、B、C三处先后钉一光滑小钉,使小球由静止摆下后分别被三个不同位置的钉子挡住.已知OA=AB=BC=CD=

l
4
,如图所示,则小球继续摆动的最大高度hA,hB,hC(与D点的高度差)之间的关系是(  )

A.hA=hB=hC

B.hA>hB>hC

C.hA>hB=hC

D.hA=hB>hC

答案

小球拉开60°放手,故小球升高的高度为:

h=L-Lcos60°=

1
2
L

由机械能守恒定律可知,由mgh=

1
2
mv2得:

到达最低点的速度:v=

gL
钉子在A、B两时,小球能摆到等高的位置HA=HB

当钉子放在C点时,小球摆到最低点后开始以C点为圆心,以

1
4
L为半径做圆周运动,若能到达最高点,最高点处有最小速度,速度不能为零;但由机械能守恒知,如果能到达最高点,速度为零;故小球无法到达最高点;所以上升不到原下落点高度,故HA=HB>HC

故选D.

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