D．选手摆动到最低点的运动过程为匀变速曲线运动

答案　B

解析　由于选手摆动到最低点时，绳子拉力和选手自身重力的合力提供选手做圆周运动的向心力，有T－mg＝F，T＝mg＋F>mg，B正确．

三、水平面内的常见圆周运动模型

例3　如图4所示，已知绳长为L＝20 cm，水平杆长为L′＝0.1 m，小球质量m＝0.3 kg，整个装置可绕竖直轴转动．g取10 m/s2，要使绳子与竖直方向成45°角，问：(结果均在小数点后保留两位小数)

图4

(1)该装置必须以多大的角速度转动才行？

(2)此时绳子的张力为多大？

答案　(1)6.44 rad/s　(2)4.24 N

解析　小球绕竖直轴做圆周运动，其轨道平面在水平面内，对小球受力分析如图所示，设绳对小球拉力为T，小球重力为mg，则绳的拉力与重力的合力提供小球做圆周运动的向心力．

对小球利用牛顿第二定律可得：

mgtan 45°＝mω2r ①

r＝L′＋Lsin 45° ②

联立①②两式，将数值代入可得

ω≈6.44 rad/s

T＝≈4.24 N.

1．模型特点：

(1)运动平面是水平面．

(2)合外力提供向心力，且沿水平方向指向圆心．