问题
选择题
如图所示，为一攀岩运动员正沿竖直岩壁缓慢攀登，由于身背较重的行囊，重心上移至肩部的O点，运动员的质量为60kg，运动员双手臂所能承受的拉力不能超过540N．此时手臂与身体垂直，手臂与岩壁夹角为53°，则此时行囊的质量不能超过（设手、脚受到的作用力均通过重心O，g取10m/s2，sin53°=0.8，cos 53°=0.6）（ ）
A．60kg
B．50kg
C．40kg
D．30kg
答案
以运动员和行囊整体为研究对象，分析受力情况，作出力图，如图所示．设运动员和行囊的质量分别为M和m．根据平衡条件得
（M+m）g=F1 cos53°
当岩壁对手臂的拉力F1达到最大值540N时，行囊的质量最大，最大值为
m=
-MF1 gcos53°
代入解得 m=30kg
故选D