题目内容
【题目】如图所示，一质量为M=2kg的物块静止于一光滑的水平面上，物块上部右侧恰好被一根钉子挡住，其底部有一长为L=0.2m的理想轻绳，在轻绳下端系一质量为m=1kg的摆球，保持轻绳绷紧将摆球拉至偏离水平方向
的位置A，并由静止释放，求：
(1)分析摆球从A到第一次位于最低点B的运动情况；
(2)摆球第一次运动到最低点B时轻绳受到的拉力大小；
(3)摆球第二次位于最底点时轻绳受到的拉力大小。
【答案】（1）先做自由落体运动，再做圆周运动；（2）35N；（3）35N。
【解析】
（1）如图，A1为A相对于水平面的对称点，小球从A到A1过程由于只受重力，因而做自由落体运动；从A1到B，小球又受绳子拉力作用，开始做圆周运动。
（2）设小球由A运动到A1时速度为
，由该过程机械能守恒可得
代入数据得
由于绳拉紧瞬间沿绳方向速度
立即变为零。如图所示，小球开始以沿切线的速度
做圆周运动，
由图可得，
设到达B时小球的速度为
，绳拉紧后小球从A1到B过程由于只有重力作功，该过程小球机械能守恒，则：
①
小球到达B时，设绳子受到的拉力大小为T，对小球受力分析可得：
②
把①②代入数据可解得
（3）设小球第二次处于最底点时，m与M的速度分别为
、
，取水平向左为正方向，从小球第一次处于B时起，到小球第二次处于最底点，该过程中M和m组成的系统满足动量守恒和机械能守恒，则；
③
④
把③④式代入数据可解得
以M为参考系，对m有
代入数据解得
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