题目内容

如图所示,长为L的细绳上端系一质量不计的环,环套在光滑水平杆上,在细线的下端吊一个质量为m的铁球(可视作质点),球离地的高度h=L。现让环与球一起以的速度向右运动,在A处环被挡住后立即停止。已知A离右墙的水平距离也为L,当地的重力加速度为,不计空气阻力。求:

(1)在环被挡住立即停止时绳对小球的拉力大小;

(2)若在环被挡住后,细线突然断裂,则在以后的运动过程中,球的第一次碰撞点离墙角B点的距离是多少?

(1)F=3mg

(2)


解析:

(1)在环被挡住而立即停止后小球立即以速率vA点做圆周运动,根据牛顿第二定律和圆周运动的向心力公式有:

         (4分)

解得:F=3mg        (2分)

(2)细绳断裂后,此后小球做平抛运动。

    假设小球直接落到地面上,则: 

    球的水平位移:                        (4分)

    小球先碰到右墙,则

小球下落的高度    

所以球的第一次碰撞点距B的距离为:   (4分)

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