解题思路:(1)根据牛顿第二定律求出绳子承受的拉力大小.
(2)根据下降的高度求出平抛运动的时间,通过最低点的速度和时间求出水平位移,从而求出这道山涧的宽度的最大值.
(3)对由静止开始摆动最低点的过程运用动能定理,求出下摆时绳子倾角θ.
(1)该同学在B处,由牛顿第二定律得,
F-Mg=M
v2
L
解得F=Mg+M
v2
L.
即他用的绳子能承受的最大拉力应不小于Mg+M
v2
L.
(2)该同学做平抛运动的过程中由运动学公式得,水平方向上有:x=vt
竖直方向上有h=[1/2gt2
解得x=v
2h
g],即这道山涧的宽度不超过v
2h
g.
(3)对该同学从A处下摆到B处的过程由动能定理得,
Mg(L−Lcosθ)=
1
2Mv2−0
解得θ=arccos(1−
v2
2gL).
答:(1)用的绳子能承受的最大拉力应不小于Mg+M
v2
L.
(2)这道山涧的宽度不超过v
2h
g.
(3)下摆时绳子倾角θ为θ=arccos(1−
v2
2gL).
点评:
本题考点: 动能定理;平抛运动;向心力.
考点点评: 本题考查了动能定理和牛顿第二定律的基本运用,涉及到平抛运动、圆周运动,综合性较强,是一道好题.