题目
均匀细棒OA可绕通过其一端O而与棒垂直的水平固定光滑轴转动,如图所示。今使棒从水平位置由静止开始自由下落,在棒摆动到竖直位置的过程中,下述说法正确的是( )。A.角速度从小到大,角加速度从大到小B.角速度从小到大,角加速度从小到大C.角速度从大到小,角加速度从大到小D.角速度从大到小,角加速度从小到大O-|||-1-|||-1
均匀细棒OA可绕通过其一端O而与棒垂直的水平固定光滑轴转动,如图所示。今使棒从水平位置由静止开始自由下落,在棒摆动到竖直位置的过程中,下述说法正确的是( )。
A.角速度从小到大,角加速度从大到小
B.角速度从小到大,角加速度从小到大
C.角速度从大到小,角加速度从大到小
D.角速度从大到小,角加速度从小到大

题目解答
答案
在棒从水平位置由静止开始自由下落、摆动到竖直位置的过程中,由于重力对棒的作用,棒会绕着固定轴进行转动。
根据角动量守恒定律,刚体转动时,角速度和惯性矩的乘积保持恒定。由于棒从水平位置开始下落,在摆动过程中,棒的长度不变。因此,棒的惯性矩也保持不变。
首先,摆动开始时,棒的角速度较小,因为棒初始静止。随着摆动的进行,由于重力对棒的持续作用,棒会逐渐增加角速度,使得角速度从小到大。
其次,由于棒的惯性矩保持恒定,重力对棒的作用越来越小,导致角加速度逐渐减小。
综上所述,正确的说法是:角速度从小到大,角加速度从大到小。因此,本题的答案是A选项。
解析
步骤 1:分析棒的初始状态
棒从水平位置由静止开始自由下落,此时棒的角速度为零,因为棒初始静止。
步骤 2:分析棒的运动过程
在棒摆动到竖直位置的过程中,由于重力对棒的作用,棒会绕着固定轴进行转动。根据角动量守恒定律,刚体转动时,角速度和惯性矩的乘积保持恒定。由于棒从水平位置开始下落,在摆动过程中,棒的长度不变。因此,棒的惯性矩也保持不变。
步骤 3:分析角速度和角加速度的变化
摆动开始时,棒的角速度较小,因为棒初始静止。随着摆动的进行,由于重力对棒的持续作用,棒会逐渐增加角速度,使得角速度从小到大。由于棒的惯性矩保持恒定,重力对棒的作用越来越小,导致角加速度逐渐减小。
棒从水平位置由静止开始自由下落,此时棒的角速度为零,因为棒初始静止。
步骤 2:分析棒的运动过程
在棒摆动到竖直位置的过程中,由于重力对棒的作用,棒会绕着固定轴进行转动。根据角动量守恒定律,刚体转动时,角速度和惯性矩的乘积保持恒定。由于棒从水平位置开始下落,在摆动过程中,棒的长度不变。因此,棒的惯性矩也保持不变。
步骤 3:分析角速度和角加速度的变化
摆动开始时,棒的角速度较小,因为棒初始静止。随着摆动的进行,由于重力对棒的持续作用,棒会逐渐增加角速度,使得角速度从小到大。由于棒的惯性矩保持恒定,重力对棒的作用越来越小,导致角加速度逐渐减小。