【題目】如圖所示,AB為豎直轉(zhuǎn)軸,細(xì)繩ACBC的結(jié)點C系一質(zhì)量為m的小球,兩繩能承擔(dān)的最大拉力均為2mg。當(dāng)ACBC均拉直時∠ABC=90°,∠ACB=53°,BC=1mABC能繞豎直軸AB勻速轉(zhuǎn)動,因而C球在水平面內(nèi)做勻速圓周運動.當(dāng)小球的線速度增大時,兩繩均會被拉斷,則最先被拉斷那根繩及另一根繩被拉斷時的速度分別為(已知g=10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)(  )

A.AC 5m/sB.BC 5m/s

C.AC 5.24m/sD.BC 5.24m/s

【答案】B

【解析】

當(dāng)小球線速度增大時,BC逐漸被拉直,小球線速度增至BC剛被拉直時,對小球進(jìn)行受力分析,合外力提供向心力,求出A繩的拉力,線速度再增大些,TA不變而TB增大,所以BC繩先斷;當(dāng)BC繩斷之后,小球線速度繼續(xù)增大,小球m作離心運動,AC繩與豎直方向的夾角α增大,對球進(jìn)行受力分析,根據(jù)合外力提供向心力列式求解。

當(dāng)小球線速度增大時,BC逐漸被拉直,小球線速度增至BC剛被拉直時,根據(jù)牛頓第二定律得:

對小球有

TAsinACBmg=0

TAcosACB+TB=

由①可求得AC繩中的拉力 TA=mg,線速度再增大些,TA不變而TB增大,所以BC繩先斷。

當(dāng)BC繩剛要斷時,拉力為TB=2mg,TA=mg,代入②得

解得

v=5.24m/s

當(dāng)BC線斷后,AC線與豎直方向夾角α因離心運動而增大,當(dāng)使球速再增大時,角α隨球速增大而增大,當(dāng)α=60°時,TAC=2mg,AC也斷,

則有

TACsin53°

代入數(shù)據(jù)解得

v=5m/s

BC線先斷;AC線被拉斷時球速為5.0m/s

故選B。

練習(xí)冊系列答案
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A. 沿路徑1拋出的物體落地的速率最大

B. 沿路徑3拋出的物體在空中運動的時間最長

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D. 三個物體拋出時初速度的水平分量相等

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A.滑塊從運動開始計時經(jīng)時間2s速度減為零

B.滑塊從運動開始計時經(jīng)時間3s返回到出發(fā)點

C.F=2N

D.=0.1

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A.一定為零,一定為零

B.可以為零,可以為零

C.—定不為零,可以為零

D.可以為零,可以為零

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