Question

【題目】如圖所示，將質量為m的小球用橡皮筋(橡皮筋的拉力與伸長量的關系滿足胡克定律)懸掛在豎直墻的O點，小球最終靜止在Q點，P為O點正下方的一點OP間的距離等于橡皮筋原長，在P點固定一光滑圓環，橡皮筋穿過圓環。現對小球施加一個外力F,使小球沿以PQ為直徑的圓弧緩慢向上運動，不計一切摩擦阻力， 重力加速度為g。則小球從Q點向P點運動的過程中

A.外力F逐漸減小

B.外力F先變大再變小.

C.外力F的方向始終水平向右

D.外力F的方向始終與橡皮筋垂直

Answer 1

【答案】D

【解析】

設圓的半徑為R，橡皮筋的勁度系數為k，

小球最終靜止在Q點，胡克定律得：

mg=k(2R)

當小球與N的連線與豎直方向之間的夾角為α時，橡皮筋的伸長量

橡皮筋的彈力

對小球，設拉力F與水平方向之間的夾角為β，在水平方向

豎直方向

聯立可得

可知拉力F的方向繩子與橡皮筋的方向垂直，而且隨α的增大，F逐漸增大。

故選D。