题目内容
【题目】如图所示,水平光滑细杆上P点套一轻质小环,小环通过长L=0.5m的轻绳悬挂一质量不计的夹子,夹子内夹有质量m=0.5kg的物块,物块两竖直侧面与夹子间的最大静摩擦力均为fm=3N。现对物块施加F=5N的水平恒力作用,物块和小环一起沿水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,小环碰到杆上的钉子Q时立即停止运动,物块恰要相对夹子滑动，与此同时撤去外力，一质量为0.1 kg的直杆以1m/s的速度沿水平方向相向插入夹子将夹子与物块锁定（此过程时间极短）。物块可看成质点,重力加速度g=10m/s2。求:
（1）物块做匀加速运动的加速度大小a
（2）P、Q两点间的距离s
（3）物块向右摆动的最大高度h。
【答案】（1）
（2）
（3）
【解析】试题分析：以小环、夹子和物块组成整体为研究对象，由牛顿第二定律求加速度；环到达Q，物块刚达到最大静摩擦力，对物块，利用牛顿第二定律求出此时物块的速度。再根据动能定理求s；由动能定理和几何关系结合求物块向右摆动的最大高度h。
（1）以整体为研究对象，由牛顿第二定律得：
得：a=10m/s2
（2）环到达Q，物块刚达到最大静摩擦力，由牛顿第二定律
根据动能定理有
解得 s=0.05m
（3）直杆与物块水平方向动量守恒
由动理定理：
联立得
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