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如图5-7-9所示,OO′为竖直转轴,MN为固定在OO′的水平光滑杆,有两个质量相同的金属球AB套在水平杆上,ACBC为抗拉能力相同的两根细线,C端固定在转轴OO′上.当线拉直时,AB两球的转动的半径之比恒为2∶1,当转轴角速度增大时(  )

5-7-9

A.AC线先断                              B.BC线先断

C.两线同时断                            D.不能确定哪段线先断

答案

解析:两球角速度相同,半径之比为2∶1,只要能找到它们所需的向心力与绳子承担的拉力之间的关系,即可进行分析比较.

每个小球均受三个力的作用:重力、杆的弹力(竖直向上)和绳子的拉力(设拉力为F,与水平杆夹角为).其中拉力的水平分量提供小球在水平面内做匀速圆周运动的向心力,.由数学知识,,二式联立得.由于A、B两球质量m相同,套在同一水平杆MN上,角速度ω时刻相同,当两根细线拉直时,转动的半径之比恒为2∶1,即rArB,因此由上式可知,细线所受拉力F的大小只与半径r有关,r越大,受力越大.即连接A球的AC线受力大,而ACBC两根细线抗拉能力又相同,故当角速度ω增大时,AC线先断,选项A正确.

答案:A

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