题目内容

如图所示,一轻质细绳的下端系一质量为m的小球,绳的上端固定于O点.现用手将小球拉至水平位置(绳处于水平拉直状态),松手后小球由静止开始运动.在小球摆动过程中绳突然被拉断,绳断时与竖直方向的夹角为α.已知绳能承受的最大拉力为F,若想求出cosα的值,你有可能不会求解,但是你可以通过一定的物理分析,对下列结果的合理性做出判断.根据你的判断cosα值应为(  )
分析:①采用特殊值法;
②最低点时用圆周运动来分析.
解答:解:由于在刚释放的瞬间,绳子拉力为零,物体在重力作用下下落.
此时α=90°,所以cosα=0,当F=0时AB 选项中的cosα不为0,所以AB都错.
当运动到最低点时,有:F-mg=m
V2
L

又由机械能守恒可得:mgL=
1
2
mv2
由上两式解得:F=3mg,此时α=0,cosα=1,
即当α=0时,则cosα=1时,F=3mg,所以C错.
故选:D.
点评:绳断时与竖直方向的夹角为α,不在最高点或者最低点,但是题目不要求具体的计算,只是用所学的物理知识来分析,这就需要学生灵活的应用物理知识来分析,而不只是套公式能解决问题,考查学生知识运用的灵活性.
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