综合题16.0分
理综

10.如图,大猴想借助一根青藤救回对岸的小猴。已知:大猴质量M=20kg,小猴质量m=5kg,青藤长度L1=5m,等高的两岸间的水平距离L2=8m,重力加速度g=10m/s2。青藤悬点O离两岸的水平距离相等,猴子视为质点,忽略空气阻力及青藤质量。若青藤能承受的最大拉力为400N,请通过计算分析说明大猴能否顺利摆到对岸并将小猴安全救回。

正确答案及相关解析

正确答案

大猴能顺利摆到对岸,但不能将小猴安全救回

解析

 …………①

 …………………②

 ………………③

②③联立得

 …… …④

……………⑤

④⑤联立得

因360N<400N,故大猴可以安全摆到对岸

因450N>400N,故大猴不能将小猴安全抱回

考查方向

本题主要考察牛顿第二定律在圆周运动中的应用,关键正确分析受力情况,确定最低点向心力的来源,运用机械能守恒和牛顿第二定律解决实际问题。

解题思路

先求出大猴摆到最低点下落的高度,由机械能守恒求出最低点的速度,由牛顿第二定律求出最低点的力,因为该点青藤的拉力最大,此时青藤的拉力与最大承受力比较,同理,当大猴与小猴一起摆回时,也要求出到最低点的拉力与最大承受力比较如果不超过最大承受力就能摆回,如果超出,则不能安全摆回。

易错点

圆周运动最低点的受力分析情况,在最低点是拉力与重力的合力提供向心力,不要丢掉重力。