Question

某同學(xué)欲用如圖所示的裝置來驗證機械能守恒定律．P、Q為記錄重物A運動情況的兩個光電門．A、B為兩重物，用跨過滑輪的細(xì)線連接，其中m_A=2kg，細(xì)線、滑輪質(zhì)量以及摩擦均可不計．為了保證無論B物體質(zhì)量多大，實驗都能順利進行，該同學(xué)應(yīng)選用抗拉能力至少是多大的繩索（L）來懸掛滑輪：（g取10m/s²）（ ）

A．150N
B．80N
C．40N
D．20N

Answer 1

【答案】分析：A、B始終一起運動，具有相同的加速度大小和速度大小，由于無論B物體質(zhì)量多大，實驗都能順利進行，可見B物體質(zhì)量無窮大時，系統(tǒng)加速最大，接近為重力加速度，對A受力分析，利用牛頓第二定律列式求解即可．
解答：解：因為A和B掛在定滑輪的兩邊，所以，A和B在任何時間的速度及加速度的大小都是相等的，因為B的質(zhì)量未知，現(xiàn)在可以做這樣一個大膽的假設(shè)，B的質(zhì)量為無窮大，而A 的質(zhì)量完全可以忽略不記．此時B的加速度為g，
當(dāng)然，這是一個假設(shè)，實際上，B的加速度是不可能超過g的，也就是說，A的加速度也是不可能超過g的，A的加速度向上，對A由牛頓第二定律得：F-mg=ma，a＜g，
所以F＜mg+mg，即F＜2mg=2×2×10N=40N．
T=2F=80N只要選的繩索抗拉80N，就能保證繩子不斷．
所以ACD錯誤，B正確，
故選B．
點評：解決本題的關(guān)鍵是用極限思想先求出系統(tǒng)的最大加速度，然后利用牛頓第二定律求解連接AB連物體的繩子的最大張力，從而分析選用抗拉能力至少是多大的繩索來懸掛滑輪．