题目内容

如图所示,两段长为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。今使小球在竖直面内绕AB水平轴做圆周运动,当小球到达最高点时速率为v,两段线中的拉力恰好为零,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.     B.        C.3mg          D.4mg

B

解析试题分析:当小球到达最高点的速率为v时,两段线中张力恰好均为零,由小球的重力提供向心力,根据牛顿第二定律得出v与半径的关系.若小球到达最高点速率为2v,由重力、两绳拉力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得出绳子的拉力与速度、半径的关系,联立求出两绳拉力的合力,再由力的合成法求出每段线中的张力.
当速率为v时,则有mg=m ①,当速率为2v时,则有mg+F=m ②,联立①②得,F=3mg;
设每根线上的张力为T,满足:2Tcos30°=F,解得T=。故本题选B。
考点:牛顿第二定律在圆周运动中的应用,圆周运动中的临界问题,共点力的合成

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