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荡秋千模型受力问题分析
时间:2025-04-16 02:53:03
答案

分析 以小朋友为研究对象,分析受力.在最低点,小朋友受到重力和秋千的拉力,由这两个力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出绳子的拉力;

结合平抛运动特点与公式,判断出可能的最远落地点的条件.

解答 解:A、B、小朋友向最低点运动的过程中机械能守恒,得:

m

g

l

=

1

2

m

v

2

得:

v

=

2

g

l

小朋友作圆周运动的向心力由重力和绳子的拉力提供.由牛顿第二定律可得:F向=F拉-G,

所以拉力为:F拉=G+F向=mg+

m

v

2

l

联立解得:F拉=3mg

可知绳子对小朋友的拉力与绳子的长度无关.故AB错误;

C、设绳子的悬点到地面的距离为L,则绳子的底端到地面的距离:h=H-l

小朋友做平抛运动的时间:t=

2

h

g

=

2

H

l

g

小朋友在水平方向的位移:x=vt=

2

g

l

2

H

l

g

=

2

l

H

l

可知,当l=H-l时,小朋友在水平方向的位移最大.故C错误,D正确.

故选:D

点评 本题是实际生活中的圆周运动和平抛运动问题,分析物体的受力情况,确定向心力的来源是关键.

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