6.2 向心力（强化提高）学案— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册word版含答案
文档属性
| 名称 | 6.2 向心力（强化提高）学案— 2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册word版含答案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 295.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-04-21 22:44:00 | ||
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文档简介
第六章圆周运动
第2节向心力
【考点指导】
本节知识时高考考察的热点内容之一，常以选择题、计算题的形式出现，但单独考察向心力而不涉及其他知识点的考题并不多，一般是作为综合题的一个重要知识点来考察。要能熟练地掌握圆周运动地几个模型，并能灵活地迁移运用。
【能力提升】
一、匀速圆周运动问题求解
1.匀速圆周运动的特点
线速度大小不变、方向时刻改变;角速度、周期、频率都恒定不变;向心加速度和向心力大小都恒定不变，但方向时刻改变。
2.求解步骤
解决匀速圆周运动相关问题的方法就是解决动力学问题的一般方法,其解决问题的步骤也是解决动力学问题的步骤，但要注意灵活运用匀速圆周运动的一些运动学规律，同时在解题的过程中要弄清匀速圆周运动问题的轨道平面、圆心和半径等。
二、圆周运动的临界问题
竖直平面内圆周运动的临界问题
物理情境
示意图
在最高点的临界特征
做圆周运动能过最高点的条件
细绳拉着小球在竖直平面内做圆周运动
FT=0，mg=mv2l→v=gl
在最高点时速度应不小于gl
小球在竖直纺织的光滑圆环内侧做圆周运动
FN=0，mg=mv2r→v=gr
在最高点的速度应不小于gr
小球固定在轻杆上，在竖直平面内做圆周运动
V=0，F向=0→FN=mg
在最高点时速度应大于或等于零
小球在竖直放置的光滑管中做圆周运动
V=0，F向=0→FN=mg
在最高点时速度应大于或等于零
2.水平面内圆周运动的临界问题
(1)静摩擦力产生的临界情况
在水平转台上做圆周运动的物体，若有静摩擦力参与，则当转台的转速变化时，静摩擦力也会随之变化，当Fn达到最大值时,对应有临界角速度和临界线速度。解决这类问题一定要牢记“静摩擦力大小有个范围、方向可以改变”这一特点。
(2)弹簧连接物体的临界情况
用弹簧连接的物体做圆周运动，当运动状况发生改变时，往往伴随着半径的改变，从而导致弹簧弹力发生变化，处理该类问题的关键是分析弹力的大小和方向的改变，特别是有摩擦力参与的问题更需要和静摩擦力的特点相结合，理智分析，明确半径是否改变、什么情况下改变、弹簧是伸长还是缩短等。
综上所述,解决圆周运动中的临界问题时，首先考虑临界条件下物体所处的状态,通过分析临界特征,列出动力学方程并求解。
【典型例题】
1．如图所示，半径为r的圆筒，绕竖直中心轴OO′旋转，小物块a靠在圆筒的内壁上，它与圆筒内壁间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦与动摩擦相同现要使a不下落，则圆筒转动的角速度ω至少为( )
A．
B． C． D．
【答案】C
【解析】
要使A不下落，则小物块在竖直方向上受力平衡，有：f=mg，当摩擦力正好等于最大摩擦力时，圆筒转动的角速度ω取最小值，筒壁对物体的支持力提供向心力，根据向心力公式得：N=mω2r，而f=μN，联立以上三式解得： ，故C正确．故选C．
2．一水平放置的木板上放有砝码，砝码与木板间的摩擦因数为μ，如果让木板在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假如运动中木板始终保持水平，砝码始终没有离开木板，那么下列说法正确的是( )
A．在通过轨道最高点时砝码处于超重状态
B．在经过轨道最低点时砝码所需静摩擦力最大
C．匀速圆周运动的速度小于FN
D．在通过轨道最低点和最高点时，砝码对木板的压力之差为砝码重力的6倍
【答案】C
【详解】
A．在通过轨道最高点时，向心加速度竖直向下，处于失重，故A错误；
BC．木板和砝码在竖直平面内做匀速圆周运动，则所受合外力提供向心力，砝码受到重力G，木板支持力和静摩擦力，由于重力G和支持力在竖直方向上，因此只有当砝所需向心力在水平方向上时静摩擦力有最大值，此位置是当木板和砝码运动到与圆心在同一水平面上时的位置，最大静摩擦力必须大于或等于砝码所需的向心力，即
此时在竖直方向上
故
B错误，C正确；
D．在最低点
在最高
则
故D错误。
故选C。
【变式训练】
1．关于向心力的说法正确的是（ ）
A．向心力不改变做圆周运动物体速度的大小
B．做匀速圆周运动的物体受到的向心力即为物体受到的合力
C．做匀速圆周运动的物体的向心力是不变的
D．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力
【答案】A
【解析】A．向心力只改变运动的方向，不改变速度的大小，A正确；
B．做匀速圆周运动的物体由合外力提供向心力，但不是受到向心力，B错误；
C．向心力方向指向圆心，圆周运动过程中，向心力的方向一直在变，C错误；
D．物体由于有外力提供向心力才会做圆周运动，D错误。
故选A。
2．如图所示，旋转秋千中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上．不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是
A．A的速度比B的大
B．A与B的向心加速度大小相等
C．悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等
D．悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小
【答案】D
【解析】根据A、B座椅同轴转动可推知它们转动的角速度相等，结合v=ωr可推知A、B速度的关系，再根据a=ωr2及A、B圆周运动半径关系可推知向心加速度的大小关系，由F向=ma向及拉力与重力、向心力的关系可推知A、B缆绳的拉力大小．
因为两座椅A、B均绕着圆盘轴做圆周运动，故角速度ωA=ωB，假设圆盘转动的角速度很大，则A、B均会被甩起来，由于绳长相等，不难推出A做圆周运动的半径小于B的半径，由v=ωr可知A的速度比B的小，故A错误；又由a=ωr2知，A的向心加速度一定小于B的向心加速度，故B项错误；由F向=ma向，可知FA向＜FB向，对座椅进行受力分析，如图所示：拉力和重力的合力提供A、B做圆周运动的向心力，则有F向=mgsinθ，可知悬挂A的缆绳与竖直方向的夹角比B小，故C错误；再由，可知悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小，故D项正确．
3．如图所示,长为的细绳的一端固定于点,另一端系一个小球,在点的正下方钉一个光滑的钉子,小球从一定高度摆下.当细绳与钉子相碰时,钉子的位置距小球,则细绳碰到钉子前、后（ ）
A．绳对小球的拉力之比为
B．小球所受合外力之比为
C．小球做圆周运动的线速度之比为
D．小球做圆周运动的角速度之比为
【答案】B
【解析】细绳与钉子相碰前后线速度大小不变，即线速度之比为1:1，半径变小，根据v=ωr得知，角速度之比1:4，故CD错误．根据F合=F-mg=m，则合外力之比为1:4，选项B正确；拉力F=mg+m，可知拉力之比，选项A错误；故选B.
点睛：解决本题的关键是抓住细绳碰到钉子前后转动半径的变化，线速度大小不变，再由向心力公式分析绳子上的拉力变化．
4．如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球，当汽车以某一速度在水平地面上匀速行驶时弹簧长度为L1；当汽车以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，弹簧长度为L2，下列答案中正确的是（ ）
A． B． C． D．前三种情况均有可能
【答案】A
【解析】当汽车在水平面上做匀速直线运动时，设弹簧原长为L0，劲度系数为k，根据平衡得：，解得 ①，当汽车以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，由牛顿第二定律得：，解得： ②；①②两式比较可得：L1＞L2；故选A.
5．单梁悬挂起重机（行车）可简化为如图的模型，滑轮O处于水平横梁AB上，长为L的钢丝绳一端固定在滑轮的中心轴上，下端连接一电磁铁，电磁铁对铁块的最大引力为F，现用该行车运送一铁块，滑轮与铁块一起向右匀速运动，当O到AB上的P点时被制动立即停止，铁块开始摆动但不掉落，将滑轮、电磁铁与铁块视为质点，下列说法正确的是
A．只要铁块的重量不大于F，铁块就可以被安全运输
B．若运输速度为v，该行车能运输铁块的最大质量为
C．若运输速度为，该行车能运输铁块的最大质量为
D．若铁块的质量为M，该行车运输的最大速度为
【答案】B
【解析】A、滑轮停止后铁块做圆周运动，那么在滑轮停止的瞬间，由 ，所以铁块的重量应该小于F，故A错误；
B、若运输速度为v，由 可知 ，故B正确；
C、若运输速度为，由可知该行车能运输铁块的最大质量 ，故C错误；
D、若铁块的质量为M，由可知该行车运输的最大速度为 ,故D错误；
故选B
点睛：本题考查了向心力公式，利用向心力公式结合绳子的最大弹力求铁块的最大质量及最大速度．
6．甲、乙两名溜冰运动员，面对面拉着弹簧测力计做圆周运动，如图所示，已知两人的质量m甲＞m乙，下列判断正确的是（ ）
A．甲、乙的线速度大小相等
B．甲、乙的角速度大小相等
C．甲、乙的轨迹半径相等
D．甲受到的向心力比较大
【答案】B
【解析】A．甲、乙两名溜冰运动员角速度相同，根据公式v=ωr，由于转动半径不同，故线速度不相等，故A错误；
B．甲、乙两名溜冰运动员做匀速圆周运动，是共轴转动，角速度相同，故B正确；
CD．弹簧测力计对甲、乙两名运动员的拉力提供向心力，则向心力相等，根据牛顿第二定律得m甲R甲ω2=m乙R乙ω2
解得
已知m甲＞m乙，所以乙做圆周运动的半径较大，故CD错误。
故选B。
7．在云南省某些地方到现在还要依靠滑铁索过江，若把这滑铁索过江简化成如图所示的模型，铁索的两个固定点A、B在同一水平面内，A、B间的距离为L＝80 m，铁索的最低点离A、B连线的垂直距离为H＝8 m，若把铁索看做是圆弧，已知一质量m＝52 kg的人借助滑轮(滑轮质量不计)滑到最低点时的速度为10 m/s，那么( )
A．人在整个铁索上的运动可看成是匀速圆周运动
B．可求得铁索的圆弧半径为100 m
C．人在滑到最低点时，滑轮对铁索的压力为570 N
D．人在滑到最低点时，滑轮对铁索的压力为50 N
【答案】C
【解析】A、人借助滑轮下滑过程中重力做功，速度大小是变化的，所以人在整个绳索上运动不能看成匀速圆周运动，故A错误．
B、设绳索的圆弧半径为r，则由几何知识得：，代入解得，，故B错误；
C、对人研究：根据牛顿第二定律得：，得到，代入解得人在滑到最低点时绳索对人支持力，根据牛顿第三定律得知，人在滑到最低点时对绳索的压力为，故C正确，D错误．
点睛：人借助滑轮下滑过程中，根据速度是否变化，判断人是否做匀速圆周运动，由几何知识求出圆弧的半径，人在滑到最低点时由重力和绳索的合力提供向心力，根据牛顿运动定律求出人在滑到最低点时对绳索的压力，并分析人处于超重还是失重状态．
8．如图两段长均为L的轻质线共同系住一个质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、B两点间距也为L，今使小球在竖直平面内做圆周运动，当小球到达最高点时速率为v，两段线中张力恰好均为零，若小球到达最高点时速率为2v，则此时每段线中张力大小为（ ）
A．3mg B． C．2mg D．
【答案】B
【解析】试题分析：小球在最高点绳子张力为零，靠重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出小球在最高点速率为2v时，两段绳子拉力的合力，从而根据力的合成求出每段绳子的张力大小．
当小球到达最高点速率为v，有，当小球到达最高点速率为2v时，应有，所以，此时最高点各力如图所示，所以，B正确．
第2节向心力
【考点指导】
本节知识时高考考察的热点内容之一，常以选择题、计算题的形式出现，但单独考察向心力而不涉及其他知识点的考题并不多，一般是作为综合题的一个重要知识点来考察。要能熟练地掌握圆周运动地几个模型，并能灵活地迁移运用。
【能力提升】
一、匀速圆周运动问题求解
1.匀速圆周运动的特点
线速度大小不变、方向时刻改变;角速度、周期、频率都恒定不变;向心加速度和向心力大小都恒定不变，但方向时刻改变。
2.求解步骤
解决匀速圆周运动相关问题的方法就是解决动力学问题的一般方法,其解决问题的步骤也是解决动力学问题的步骤，但要注意灵活运用匀速圆周运动的一些运动学规律，同时在解题的过程中要弄清匀速圆周运动问题的轨道平面、圆心和半径等。
二、圆周运动的临界问题
竖直平面内圆周运动的临界问题
物理情境
示意图
在最高点的临界特征
做圆周运动能过最高点的条件
细绳拉着小球在竖直平面内做圆周运动
FT=0，mg=mv2l→v=gl
在最高点时速度应不小于gl
小球在竖直纺织的光滑圆环内侧做圆周运动
FN=0，mg=mv2r→v=gr
在最高点的速度应不小于gr
小球固定在轻杆上，在竖直平面内做圆周运动
V=0，F向=0→FN=mg
在最高点时速度应大于或等于零
小球在竖直放置的光滑管中做圆周运动
V=0，F向=0→FN=mg
在最高点时速度应大于或等于零
2.水平面内圆周运动的临界问题
(1)静摩擦力产生的临界情况
在水平转台上做圆周运动的物体，若有静摩擦力参与，则当转台的转速变化时，静摩擦力也会随之变化，当Fn达到最大值时,对应有临界角速度和临界线速度。解决这类问题一定要牢记“静摩擦力大小有个范围、方向可以改变”这一特点。
(2)弹簧连接物体的临界情况
用弹簧连接的物体做圆周运动，当运动状况发生改变时，往往伴随着半径的改变，从而导致弹簧弹力发生变化，处理该类问题的关键是分析弹力的大小和方向的改变，特别是有摩擦力参与的问题更需要和静摩擦力的特点相结合，理智分析，明确半径是否改变、什么情况下改变、弹簧是伸长还是缩短等。
综上所述,解决圆周运动中的临界问题时，首先考虑临界条件下物体所处的状态,通过分析临界特征,列出动力学方程并求解。
【典型例题】
1．如图所示，半径为r的圆筒，绕竖直中心轴OO′旋转，小物块a靠在圆筒的内壁上，它与圆筒内壁间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦与动摩擦相同现要使a不下落，则圆筒转动的角速度ω至少为( )
A．
B． C． D．
【答案】C
【解析】
要使A不下落，则小物块在竖直方向上受力平衡，有：f=mg，当摩擦力正好等于最大摩擦力时，圆筒转动的角速度ω取最小值，筒壁对物体的支持力提供向心力，根据向心力公式得：N=mω2r，而f=μN，联立以上三式解得： ，故C正确．故选C．
2．一水平放置的木板上放有砝码，砝码与木板间的摩擦因数为μ，如果让木板在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假如运动中木板始终保持水平，砝码始终没有离开木板，那么下列说法正确的是( )
A．在通过轨道最高点时砝码处于超重状态
B．在经过轨道最低点时砝码所需静摩擦力最大
C．匀速圆周运动的速度小于FN
D．在通过轨道最低点和最高点时，砝码对木板的压力之差为砝码重力的6倍
【答案】C
【详解】
A．在通过轨道最高点时，向心加速度竖直向下，处于失重，故A错误；
BC．木板和砝码在竖直平面内做匀速圆周运动，则所受合外力提供向心力，砝码受到重力G，木板支持力和静摩擦力，由于重力G和支持力在竖直方向上，因此只有当砝所需向心力在水平方向上时静摩擦力有最大值，此位置是当木板和砝码运动到与圆心在同一水平面上时的位置，最大静摩擦力必须大于或等于砝码所需的向心力，即
此时在竖直方向上
故
B错误，C正确；
D．在最低点
在最高
则
故D错误。
故选C。
【变式训练】
1．关于向心力的说法正确的是（ ）
A．向心力不改变做圆周运动物体速度的大小
B．做匀速圆周运动的物体受到的向心力即为物体受到的合力
C．做匀速圆周运动的物体的向心力是不变的
D．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力
【答案】A
【解析】A．向心力只改变运动的方向，不改变速度的大小，A正确；
B．做匀速圆周运动的物体由合外力提供向心力，但不是受到向心力，B错误；
C．向心力方向指向圆心，圆周运动过程中，向心力的方向一直在变，C错误；
D．物体由于有外力提供向心力才会做圆周运动，D错误。
故选A。
2．如图所示，旋转秋千中的两个座椅A、B质量相等，通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上．不考虑空气阻力的影响，当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时，下列说法正确的是
A．A的速度比B的大
B．A与B的向心加速度大小相等
C．悬挂A、B的缆绳与竖直方向的夹角相等
D．悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小
【答案】D
【解析】根据A、B座椅同轴转动可推知它们转动的角速度相等，结合v=ωr可推知A、B速度的关系，再根据a=ωr2及A、B圆周运动半径关系可推知向心加速度的大小关系，由F向=ma向及拉力与重力、向心力的关系可推知A、B缆绳的拉力大小．
因为两座椅A、B均绕着圆盘轴做圆周运动，故角速度ωA=ωB，假设圆盘转动的角速度很大，则A、B均会被甩起来，由于绳长相等，不难推出A做圆周运动的半径小于B的半径，由v=ωr可知A的速度比B的小，故A错误；又由a=ωr2知，A的向心加速度一定小于B的向心加速度，故B项错误；由F向=ma向，可知FA向＜FB向，对座椅进行受力分析，如图所示：拉力和重力的合力提供A、B做圆周运动的向心力，则有F向=mgsinθ，可知悬挂A的缆绳与竖直方向的夹角比B小，故C错误；再由，可知悬挂A的缆绳所受的拉力比悬挂B的小，故D项正确．
3．如图所示,长为的细绳的一端固定于点,另一端系一个小球,在点的正下方钉一个光滑的钉子,小球从一定高度摆下.当细绳与钉子相碰时,钉子的位置距小球,则细绳碰到钉子前、后（ ）
A．绳对小球的拉力之比为
B．小球所受合外力之比为
C．小球做圆周运动的线速度之比为
D．小球做圆周运动的角速度之比为
【答案】B
【解析】细绳与钉子相碰前后线速度大小不变，即线速度之比为1:1，半径变小，根据v=ωr得知，角速度之比1:4，故CD错误．根据F合=F-mg=m，则合外力之比为1:4，选项B正确；拉力F=mg+m，可知拉力之比，选项A错误；故选B.
点睛：解决本题的关键是抓住细绳碰到钉子前后转动半径的变化，线速度大小不变，再由向心力公式分析绳子上的拉力变化．
4．如图所示，汽车车厢顶部悬挂一个轻质弹簧，弹簧下端拴一个质量为m的小球，当汽车以某一速度在水平地面上匀速行驶时弹簧长度为L1；当汽车以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，弹簧长度为L2，下列答案中正确的是（ ）
A． B． C． D．前三种情况均有可能
【答案】A
【解析】当汽车在水平面上做匀速直线运动时，设弹簧原长为L0，劲度系数为k，根据平衡得：，解得 ①，当汽车以同一速度匀速率通过一个桥面为圆弧形凸形桥的最高点时，由牛顿第二定律得：，解得： ②；①②两式比较可得：L1＞L2；故选A.
5．单梁悬挂起重机（行车）可简化为如图的模型，滑轮O处于水平横梁AB上，长为L的钢丝绳一端固定在滑轮的中心轴上，下端连接一电磁铁，电磁铁对铁块的最大引力为F，现用该行车运送一铁块，滑轮与铁块一起向右匀速运动，当O到AB上的P点时被制动立即停止，铁块开始摆动但不掉落，将滑轮、电磁铁与铁块视为质点，下列说法正确的是
A．只要铁块的重量不大于F，铁块就可以被安全运输
B．若运输速度为v，该行车能运输铁块的最大质量为
C．若运输速度为，该行车能运输铁块的最大质量为
D．若铁块的质量为M，该行车运输的最大速度为
【答案】B
【解析】A、滑轮停止后铁块做圆周运动，那么在滑轮停止的瞬间，由 ，所以铁块的重量应该小于F，故A错误；
B、若运输速度为v，由 可知 ，故B正确；
C、若运输速度为，由可知该行车能运输铁块的最大质量 ，故C错误；
D、若铁块的质量为M，由可知该行车运输的最大速度为 ,故D错误；
故选B
点睛：本题考查了向心力公式，利用向心力公式结合绳子的最大弹力求铁块的最大质量及最大速度．
6．甲、乙两名溜冰运动员，面对面拉着弹簧测力计做圆周运动，如图所示，已知两人的质量m甲＞m乙，下列判断正确的是（ ）
A．甲、乙的线速度大小相等
B．甲、乙的角速度大小相等
C．甲、乙的轨迹半径相等
D．甲受到的向心力比较大
【答案】B
【解析】A．甲、乙两名溜冰运动员角速度相同，根据公式v=ωr，由于转动半径不同，故线速度不相等，故A错误；
B．甲、乙两名溜冰运动员做匀速圆周运动，是共轴转动，角速度相同，故B正确；
CD．弹簧测力计对甲、乙两名运动员的拉力提供向心力，则向心力相等，根据牛顿第二定律得m甲R甲ω2=m乙R乙ω2
解得
已知m甲＞m乙，所以乙做圆周运动的半径较大，故CD错误。
故选B。
7．在云南省某些地方到现在还要依靠滑铁索过江，若把这滑铁索过江简化成如图所示的模型，铁索的两个固定点A、B在同一水平面内，A、B间的距离为L＝80 m，铁索的最低点离A、B连线的垂直距离为H＝8 m，若把铁索看做是圆弧，已知一质量m＝52 kg的人借助滑轮(滑轮质量不计)滑到最低点时的速度为10 m/s，那么( )
A．人在整个铁索上的运动可看成是匀速圆周运动
B．可求得铁索的圆弧半径为100 m
C．人在滑到最低点时，滑轮对铁索的压力为570 N
D．人在滑到最低点时，滑轮对铁索的压力为50 N
【答案】C
【解析】A、人借助滑轮下滑过程中重力做功，速度大小是变化的，所以人在整个绳索上运动不能看成匀速圆周运动，故A错误．
B、设绳索的圆弧半径为r，则由几何知识得：，代入解得，，故B错误；
C、对人研究：根据牛顿第二定律得：，得到，代入解得人在滑到最低点时绳索对人支持力，根据牛顿第三定律得知，人在滑到最低点时对绳索的压力为，故C正确，D错误．
点睛：人借助滑轮下滑过程中，根据速度是否变化，判断人是否做匀速圆周运动，由几何知识求出圆弧的半径，人在滑到最低点时由重力和绳索的合力提供向心力，根据牛顿运动定律求出人在滑到最低点时对绳索的压力，并分析人处于超重还是失重状态．
8．如图两段长均为L的轻质线共同系住一个质量为m的小球，另一端分别固定在等高的A、B两点，A、B两点间距也为L，今使小球在竖直平面内做圆周运动，当小球到达最高点时速率为v，两段线中张力恰好均为零，若小球到达最高点时速率为2v，则此时每段线中张力大小为（ ）
A．3mg B． C．2mg D．
【答案】B
【解析】试题分析：小球在最高点绳子张力为零，靠重力提供向心力，根据牛顿第二定律求出小球在最高点速率为2v时，两段绳子拉力的合力，从而根据力的合成求出每段绳子的张力大小．
当小球到达最高点速率为v，有，当小球到达最高点速率为2v时，应有，所以，此时最高点各力如图所示，所以，B正确．