题目
单摆运动中()A. 摆线拉力不做功B. 以上均对C. 重力势能转化为动能D. 机械能守恒
单摆运动中()
A. 摆线拉力不做功
B. 以上均对
C. 重力势能转化为动能
D. 机械能守恒
题目解答
答案
B. 以上均对
解析
本题考查单摆运动的相关知识,解题思路是分别分析每个选项是否正确。
- 选项A:
在单摆运动中,摆线拉力的方向始终沿着摆线指向悬点,而摆球的运动方向是沿圆弧的切线方向。根据功的计算公式$W = Fs\cos\theta$(其中$W$是功,$F$是力,$s$是位移,$\theta$是力与位移的夹角),摆线拉力$F$与摆球位移$s$的夹角$\theta = 90^{\circ}$,$\cos90^{\circ}=0$,所以$W = Fs\times0 = 0$,即摆线拉力不做功,选项A正确。 - 选项C:
单摆运动过程中,当摆球从最高点向最低点运动时,高度降低,重力势能$E_{p}=mgh$(其中$m$是摆球质量,$g$是重力加速度,$h$是高度)减小;速度增大,动能$E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}$(其中$v$是摆球速度)增大,是重力势能转化为动能。当摆球从最低点向最高点运动时,高度升高,重力势能增大;速度减小,动能减小,是动能转化为重力势能。所以单摆运动中存在重力势能和动能的相互转化,选项C正确。 - 选项D:
由于摆线拉力不做功,只有重力做功,根据机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变。所以单摆运动中机械能守恒,选项D正确。
因为选项A、C、D都正确,所以选项B“以上均对”也是正确的。