题目内容
(18分)如图所示,细绳长L,吊一个质量为m的铁球,当绳受到大小为2mg的拉力就会断裂,绳的上端系一质量不计的环,环套在光滑水平杆上.起初环和球一起以速度v=
向右运动,在A处环被挡住而停止的瞬间,绳子所受拉力为多少?在以后的运动过程中,球是先碰墙还是先碰地?第一次碰撞点离B点的距离是多少?(已知A处离墙的水平距离为L,球离地的高度h=2L)。
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解析:环被挡住而停下,球将做圆周运动,则
(1)
将
代入得,F=2mg (2)
表明细绳断裂,球将以初速度
做平抛运动.(3)
若球直接落地,所需时间
(4)
球平抛运动到墙所需时间
(5)
因为
,所以球将先与墙相碰。 (6)
球与墙相碰前下落的的高度为
(7)
故第一次的碰撞点离B点的距离是
(8)
(2)(3) (6) 各1分,(1) (4)(5) (7)(8)各3分,共18分.
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