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7.如图所示,一质量为m的小球用两根长度不等且不可伸长的细绳AC和BC系于竖直转轴上,两绳能承担的最大拉力相同,均为2mg.转轴不转动时,AC绳被拉直且为竖直方向,BC绳处于松弛状态,现将转轴转动起来,且转动角速度ω从零开始不断增大到两绳均被拉断,当BC绳被拉直时,BC绳处于水平,AC绳与竖直转轴的夹角为37°,则下列说法正确的是(  )
A.在两绳被拉断之前,随着ω的增大,AC绳的拉力不断增大
B.在两绳被拉断之前,随着ω的增大,AC绳的拉力先增大后保持不变
C.在两绳被拉断之前,AC绳的拉力大于BC绳的拉力
D.当ω达到一定值时BC绳先断裂,然后当ω增大到另一更大值时AC绳断裂

分析 本题要分BC绳拉直之前和之两种情形分析,作出小球的受力图,由向心力公式列式分析.

解答 解:在BC绳拉直之前小球的受力如图(1)所示,则有:
TACsinθ=mω2LACsinθ
即得:TAC=mω2LAC
故ω增大时,TAC增大,当BC绳绷紧后小球的受力如图(2)所示.
根据牛顿第二定律得:
竖直方向:TACcos37°=mg,故ω增大,TAC不变.
水平方向:TBC+TACsin37°=mω2LACsin37°,故ω增大,TBC增大,直到TBC=2mg,BC绳断裂,BC断裂瞬间,AC绳的拉力立即增大,并超过2mg,AC绳断裂,不需要ω增大到另一个更大值.故B正确,ACD错误.
故选:B

点评 解决本题的关键搞清向心力的来源,抓住临界状态的特点,运用牛顿第二定律进行求解.

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

6.可绕固定轴OO′转动的正方形线框的边长为L,不计摩擦和空气阻力,线框从水平位置由静止释放,达到竖直位置用的时间为t,ab边的速率为v,设线框始终处在方向竖直向下,磁感应强度为B的匀强磁场中,如图所示,求:
(1)这个过程中回路中的感应电动势;
(2)到达竖直位置瞬间回路中的感应电动势.

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18.一辆长途客车正在以v0=20m/s的速度匀速行驶,突然司机看见车的正前方x=33m处有一只狗,如图甲所示.若从司机看见狗开始计时(狗同时发现汽车),长途客车的速度-时间图象如图乙所示.
(1)求长途客车制动时的加速度;
(2)求长途客车从司机发现狗至客车停止运动的这段时间内前进的距离;
(3)若狗的反应时间为0.3s,最大速度为6m/s,求狗至少以多大的加速度从静止开始奔跑才不会被撞?(狗与汽车的运动方向在一条直线上)

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15.如图所示,将小球沿与水平方向成α角,以速度v向右侧抛出,经时间t1击中墙上距水平面高度为h1的A点,再将此球从同一点以相同速度抛出,抛出速度与水平方向成β角(β>ɑ),经时间t2击中墙上距水平面高度为h2的B点(图中为标出),空气阻力不计,则(  )
A.t1不一定小于t2B.速度变化量,△v1可能大于△v2
C.h1一定小于h2D.重力做功W1可能大于W2

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2.如图所示,斜面倾角为θ,位于斜面底端A正上方的小球以初速度v0正对斜面顶点B水平抛出,小球到达斜面经过的时间为t,重力加速度为g,则下列说法中正确的是(  )
A.若小球以最小位移到达斜面,则t=$\frac{2{v}_{0}cotθ}{g}$
B.若小球垂直击中斜面,则t=$\frac{{v}_{0}cotθ}{2g}$
C.若小球能击中斜面中点,则t=$\frac{2{v}_{0}cotθ}{g}$
D.无论小球怎样到达斜面,运动时间均为t=$\frac{2{v}_{0}tanθ}{g}$

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12.高铁专家正设想一种“遇站不停式匀速循环运行”列车,如郴州→衡阳→株洲→长沙→岳阳→益阳→邵阳→永州→郴州,构成8站铁路圈,建两条平行靠近的铁路环线.列车A以恒定速度以360km/h运行在一条铁路上,另一条铁路上有“伴驳列车”B,如某乘客甲想从郴州站上车到岳阳站下车,现在郴州站登上B车,当A车快到郴州站且距郴州站路程为s处时,B车从静止开始做匀加速运动,当速度达到360km/h时恰好运到A车,两车并行连锁并打开乘客双向通道,A、B列车交换部分乘客,并连体运动一段时间再解锁分离,B车匀减速运动后停在衡阳站并卸客,A车上的乘客加可以中途不停站直达岳阳站.则:
(1)若B车匀加速的加速度为2m/s2,则s为多少?
(2)现行高铁列车从郴州到岳阳中途在上述各站军需停车上下乘客,若已知现行列车到各站进站匀减速的加速度大小为5m/s2,停车4分钟,出站匀加速的加速度大小为2m/s2,列车在各站之间途中均以恒定速度360km/h运动,求乘客甲乘坐循环列车从郴州到岳阳比乘坐现行列车可节约所少时间?

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19.图甲为某传送装置示意图.绷紧的水平传送带长度L=2.Om,以v=3.Om/s的恒定速率运行,传送带的水平面距离水平地面的高度h=0.45m.现有一物体 (可视为质点)质量m=lOkg,以vO=1.Om/s的水平初速度从A端滑上传送带,被传送到B端时没有被及时取下,物体从B端水平抛出;物体与传送带间的动摩擦因数μ=0.20,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2

(1)求物体从传送带上A端运动到B端过程中摩擦力对物体冲量的大小;
(2)设传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦,求为运送该物体电动机多消耗的电能;
(3)若传送带的速度v可在0-5.0m/s之间调节,物体仍以v0的水平初速度从A端滑上传送带,且物体滑到B端均能水平抛出.请你在图乙中作出物体从B端水平抛出到落地点的水平距离x与传送带速度v的关系图象.(要求写出作图数据的分析过程)

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16.如图所示,一个闭合三角形导线框ABC位于竖直平面内,其下方(略靠前)固定一根与线框平面平行的水平直线导线,导线中通过图示方向的恒定电流,释放线框,它由实线位置下落到虚线位置未发生转动,在此过程中穿过线框的磁通量(  )
A.逐渐增大
B.逐渐减小
C.始终为零
D.先增大,然后减小;在增大,最后又减小

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17.如图所示,在绝缘水平面上有两条长度均为4L、间距为L的平行直金属轨道,处于竖直向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场中.垂直轨道放置、长为L的金属滑杆从轨道左侧以速度v匀速移动到右侧,轨道与滑杆单位长度的电阻均为$\frac{R}{L}$,两者无摩擦且接触良好.轨道两侧分别连接理想电压表和电流表.求:
(1)当金属滑杆到达轨道正中间时电压表示数;
(2)金属滑杆右侧轨道电阻消耗的电功率最大时,滑杆距轨道左侧的距离.

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