Question

（原创）如图所示，小车连同其固定支架的总质量为M=3m，支架右端通过长为L的不可伸长的轻绳悬挂一质量为m的小球，轻绳可绕结点在竖直平面内转动，车和小球整体以速度向右匀速行驶。突然，小车因撞到正前方固定障碍物，速度立即变为零，小球以v₀为初速度开始在竖直平面内做圆周运动。当小球第一次到达最高点时，地面对车的支持力恰好为零。已知在此过程中，小车一直未动，重力加速度为g。求：

（1）小车与障碍物碰撞后瞬间，轻绳上的拉力大小；
（2）小球第一次到最高点时的速度大小；
（3）小球从最低点到第一次到达最高点过程中，克服空气阻力做的功。

Answer 1

（1）10mg     （2）       （3）

试题分析：（1）小车撞到障碍物瞬间，对小球
       （3分）
解得       （1分）
（2）小球过最高点时，对小车
      （3分）
此时，对小球
     （3分）
解得      （1分）
（3分）从小车与障碍物相撞到小球第一次运动到最高点，对小球
        （4分）
解得          （1分）
故，小球克服摩擦力做功为        （1分）