题目内容

16.如图所示,汽车通过轻质光滑的定滑轮,将一个质量为m的物体从井中拉出,绳与汽车连接点距滑轮顶点高h,开始时物体静止,滑轮两侧的绳都竖直绷紧,汽车以v向右匀速运动,运动到跟汽车连接的细绳与水平方向的夹角为30°,则(  )
A.从开始到绳与水平方向的夹角为30°时,拉力做功等于mgh
B.当绳与水平方向的夹角为30°时,物体上升的速度为$\frac{{\sqrt{3}}}{2}$v
C.当绳与水平方向的夹角为30°时,物体上升的速度为$\frac{{2\sqrt{3}}}{3}$v
D.在绳与水平方向的夹角为30°时,拉力功率大于mg$\frac{{\sqrt{3}}}{2}$v

分析 将车的速度分解为沿绳方向和垂直绳子方向,沿绳子的方向的分速度等于物体的速度,结合动能定理求出拉力做功的大小.拉力的大小大于重力,结合功率的公式判断拉力的功率大小.

解答 解:A、当绳与水平方向的夹角为30°时,根据平行四边形定则知,物体的速度$v′=vcos30°=\frac{\sqrt{3}}{2}v$,
根据动能定理得,$W-mgh=\frac{1}{2}mv{′}^{2}$,解得拉力做功W=$mgh+\frac{1}{2}mv{′}^{2}$,故A错误,B正确,C错误.
D、拉力的大小大于mg,拉力的功率$Fvcos30°=F•\frac{\sqrt{3}}{2}v>mg\frac{\sqrt{3}}{2}v$,故D正确.
故选:BD.

点评 本题关键将找出车的合运动与分运动,正交分解后得到物体的速度表达式,最后根据功能关系分析讨论.

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