Question

如图所示，轻绳的上端系于天花板上的O点，下端系有一只小球．将小球拉离平衡位置一个角度后无初速释放．当绳摆到竖直位置时，与钉在O点正下方P的钉子相碰．在绳与钉子相碰瞬间，以下哪些物理量的大小一定不变

1. A.
   小球的线速度大小
2. B.
   小球的角速度大小
3. C.
   小球的向心加速度大小
4. D.
   小球所受拉力的大小

Answer 1

A
分析：当绳摆到竖直位置时，与钉在O点正下方P的钉子相碰后，小球圆周运动的半径减小，速度大小不变，根据角速度与线速度的关系v=ωr，分析角速度的变化．由向心加速度公式a_n=分析向心加速度的变化．根据牛顿第二定律分析小球所受拉力的变化．
解答：
A、在绳与钉子相碰瞬间，绳子的拉力和重力方向都与小球的速度方向垂直，不对小球做功，不改变小球的动能，则小球的线速度大小．故A正确．
B、角速度与线速度的关系为v=ωr，得到ω=，在绳与钉子相碰瞬间，小球圆周运动的半径r减小，v不变，则角速度ω增大．故B错误．
C、由向心加速度公式a_n=分析得到，向心加速度增大．故C错误．
D、根据牛顿第二定律得：T-mg=ma_n，T=mg+ma_n，a_n增大，则绳子拉力T增大．故D错误．
故选A
点评：本题关键是确定线速度大小不变，当力与速度垂直时不做功，不改变速度的大小．对于角速度、向心加速度、拉力与线速度的关系要熟悉，是圆周运动中常用的知识．