题目内容

如图所示,长为L的轻杆的下端用铰链固接在水平地面上,上端固定一个质量为m的小球,轻杆处于竖直位置,同时与一个质量为M的长方体刚好接触。由于微小扰动,杆向右侧倒下,当小球与长方体分离时,杆与水平面的夹角为30°,且杆对小球的作用力恰好为零,若不计一切摩擦。则
A.长方体与小球的质量比是4 :1
B.分离时小球的速率为
C.分离后长方体的速率为
D.长方体对小球做功-mgL/4
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试题分析:在杆从竖直位置开始倒下到小球与长方体恰好分离的过程中,小球和长方体组成的系统机械能守恒,小球和长方体的速度分别为v1和v2,则有:,分离时刻,小球只受重力,根据向心力公式有: ,此时小球与长方体的水平速度相同,即:,联立解得:,故选项A正确;由解得:,故选项BC错误;从小球倾倒到与长方体分离的过程中,对小球由动能定理可知:解得:故选项D正确.
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