Question

【題目】如圖所示，一小物塊被夾子夾緊，夾子通過輕繩懸掛在小環上，小環套在水平光滑細桿上，物塊質量為M，到小環的距離為L，其兩側面與夾子間的最大靜摩擦力均為F．小環和物塊以速度v向右勻速運動，小環碰到桿上的釘子P后立刻停止，物塊向上擺動．整個過程中，物塊在夾子中沒有滑動．小環和夾子的質量均不計，重力加速度為g．下列說法正確的是（　　）

A.物塊向右勻速運動時，繩中的張力等于2F
B.小環碰到釘子P時，繩中的張力大于2F
C.物塊上升的最大高度為
D.速度v不能超過

Answer 1

【答案】D
【解析】A、物塊向右勻速運動時，則夾子與物體M，處于平衡狀態，那么繩中的張力等于Mg，與2F大小關系不確定，故A錯誤；
B、小環碰到釘子P時，物體M做圓周運動，依據最低點由拉力與重力的合力提供向心力，因此繩中的張力大于Mg，而與2F大小關系不確定，故B錯誤；
C、依據機械能守恒定律，減小的動能轉化為重力勢能，則有： ，那么物塊上升的最大高度為h= ，故C錯誤；
D、因夾子對物體M的最大靜摩擦力為2F，依據牛頓第二定律，結合向心力表達式，對物體M，則有 ，解得：v= ，故D正確；
故選：D．
【考點精析】根據題目的已知條件，利用靜摩擦力和向心力的相關知識可以得到問題的答案，需要掌握靜摩擦力:靜摩擦力大小可在0與fmax 之間變化，一般應根據物體的運動狀態由平衡條件或牛頓定律來求解；向心力總是指向圓心，產生向心加速度，向心力只改變線速度的方向，不改變速度的大小；向心力是根據力的效果命名的.在分析做圓周運動的質點受力情況時，千萬不可在物體受力之外再添加一個向心力．