题目内容

9.如图所示,竖直平面内放一直角杆MON,OM水平,ON竖直且光滑,用不可伸长的轻绳相连的两小球A和B分别套在OM和ON杆上,B球的质量为2kg,在作用于A球的水平力F的作用下,A、B均处于静止状态,此时OA=0.3m,OB=0.4m,改变水平力F的大小,使A球向右加速运动,已知A球向右运动0.1m时速度大小为3m/s,则在此过程中绳对B球的拉力所做的功为(取g=10m/s2)(  )
A.11 JB.16 JC.18 JD.9 J

分析 先根据两球的速度沿绳子方向的分量相等,列式求出A球向右运动0.1m时B球的速度,由几何关系求出此过程中B球上升的高度.再以B球为研究对象,由动能定理求绳对B球的拉力所做的功.

解答 解:A球向右运动0.1m时,由几何关系得,B上升距离:h=0.4m-$\sqrt{0.{5}^{2}-0.{4}^{2}}$m=0.1m
此时细绳与水平方向夹角的正切值:tanθ=$\frac{3}{4}$,则得 cosθ=$\frac{4}{5}$,sinθ=$\frac{3}{5}$
由运动的合成与分解知识可知:B球的速度为 vBsinθ=vAcosθ
可得 vB=4m/s
以B球为研究对象,由动能定理得
  WF-mgh=$\frac{1}{2}m{v}_{B}^{2}$
代入数据解得:WF=18J
即绳对B球的拉力所做的功为18J
故选:C

点评 本题中绳子拉力为变力,不能根据功的计算公式求拉力做功,而要根据动能定理求变力做功.

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