解题思路:小球碰到钉子A后线速度不变,小球碰到钉子后仍做圆周运动,由向心力公式可得出绳子的拉力与小球转动半径的关系.
设线长为L,设小球到达最低点时的速度大小为v.
A、B根据机械能守恒定律得:mgL=[1/2mv2,得v=
2gL]
小球碰到钉子A后线速度不变,则根据牛顿第二定律得:
碰到钉子前瞬间:T1-mg=m
v2
L,则得:T1=mg+m
v2
L
碰到钉子后瞬间:T2-mg=m
v2
1
3L=3m
v2
L,得T2=mg+3m
v2
L,可见,T2<3T1.故AB错误.
C、碰到钉子前后的瞬间,绳子拉力与小球的速度垂直,不改变速度大小,故碰到钉子前后的瞬间小球的机械能保持不变.故C正确.
D、小球要通过最高点,在最高点的速度v≥
gr=
g•
L
3
假设小球到达最高点时的速度为v′,根据机械能守恒得:
[1/2mv′2=
1
2]•mg[1/3]L,得v′=
1
3gL,可见,小球恰好能越过最高点.故D正确.
故选CD
点评:
本题考点: 机械能守恒定律;牛顿第二定律;向心力.
考点点评: 本题中要注意细绳碰到钉子前后转动半径的变化,再由向心力公式分析绳子上的拉力变化.